Два фотона могут быть связаны таким взаимодействием, которое, на первый взгляд, нарушает наши представления о пространстве и времени — однако находится в полном соответствии с принципами квантовой механики.
Мгновенная запутанность: Все по правилам
Деревни Сатиньи и Жюсси разделяет 18 км

Швейцарские физики, изучавшие поведение «запутанных» фотонов, получили крайне странный результат. Явление квантовой запутанности — феномен, свойственный только квантовой механике, при котором наблюдается корреляция между физическими свойствами двух разнесенных на некоторое расстояние частиц. «Фишка» тут в том, что корреляция эта мгновенна, что видимо противоречит постулату Эйнтшейна о том ничто, даже информация, не может распространяться быстрее скорости света. Впрочем, на деле никакого противоречия тут нет — прежде всего, потому что результаты квантово-механических измерений носят вероятностный характер, так что никакой информации передать через запутанные частицы невозможно. Давайте поговорим об этом.

Профессор Николас Гисин (Nicolas Gisin) с коллегами разделили пару «запутанных» фотонов и передали по оптоволоконному кабелю в деревеньки Сатиньи (Satigny) и Жюсси (Jussy), разделенные расстоянием в 18 км. Убедившись о том, что каждый из фотонов достиг места назначения, они сумели изменять состояние одного фотона так, что это мгновенно сказывалось на состоянии второго — без всякой непосредственной связи между ними. И хотя ничего нарушающего современные представления о поведении элементарных частиц здесь нет, сам факт удивляет воображение.

Действительно, наш повседневный опыт говорит о том, что взаимно обусловленное поведение требует канала связи. Два человека могут согласовать свои действия переговорами, или получая инструкции из общего источника. В любом случае требуется передача информации, которая не может происходить на скорости быстрее световой. Но в квантовой механике возможен и дополнительный вариант запутанности. Действительно, если бы фотоны в эксперименте Гисина коммуницировали посредством передачи информации, то, по расчетам ученых, это должно было происходить на скорости в 100 тыс. раз быстрее скорости света! Известно, что даже для Эйнштейна это явление было совершенно пугающим, поскольку именно такие явления квантовой механики не позволяли расширить сферу применимости теории относительности.

Эксперимент стал наглядным доказательством того, что явление запутанности переходит из сферы теоретических исследований в область практических экспериментов — а значит, и до реального технологического применения осталось недалеко. И, конечно, он еще раз показал, что в мире далеко не все обстоит так просто, как кажется нашему обыденному разуму. Читайте также: «О чем не подумал Эйнштейн».

По публикации Nature