Первая фотография запутанных фотонов, опровергающая теорию Эйнштейна

Альберт Эйнштейн был гением. Это неоспоримый факт. Этот человек сформулировал специальную и общую теории относительности, над которыми ломали голову множество других выдающихся учёных начала 20 века. Но идея о том, что две элементарные частицы могут быть "запутаны" и их взаимодействие может осуществляться мгновенно на огромных расстояниях, вызывала у Эйнштейна почти органическое отторжение. Он окрестил это явление "жутким действием на расстоянии" и до конца своих дней отрицал его. Однако с той поры как он покинул этот мир, квантовая запутанность многократно доказывалась и демонстрировалась, и уже совсем недавно её удалось сфотографировать. 

Чтобы добиться этого потрясающего результата, исследователи из Университета Глазго обстреливали кристалл ультрафиолетовым лазером. В результате от его луча отделялись пары запутанных фотонов. В этом состоянии их свойства, например, спин и фазовая поляризация, взаимосвязаны. Но пока они не измерены, эти характеристики будут оставаться в суперпозиции, то есть можно считать, что фотоны находятся в нескольких состояниях одновременно. Наблюдение за одной частицей придаст ей то или иное свойство, и в этот самый момент её "двойник" примет ровнопротивоположное. В данном случае исследователи решили проследить за фазой фотонов. Вы, наверное, помните по школьному курсу физики, что фотоны могут вести себя и как частицы, и как волны, а их фаза определяется позицией внутри колебаний волны. Если фазы совпадают, фотоныувеличивают интенсивность друг друга, а если нет, то гасят. 

Создав запутанные фотоны, учёные разделяли их и направляли разными путями. По одну сторону был установленфильтр, ограничивавший состояние фотона одной из четырех фаз. Прохождение через фильтр фактически означало наблюдение фазы, в результате чего двойник частицы, проходящий по другому пути, должен был принять противоположное состояние. В момент одновременного обнаружения пары запутанных фотонов сверхчувствительная камера делала снимок. Исследователи, позволяя волнам усиливаться и гасить друг друга, повторяли эксперимент до тех пор, пока не смогли получить визуальное изображение.

Оно перед вами. Фотоны немного напоминают глаза, поэтому употреблённый Эйнштейном термин "жуткий" кажется как никогда уместным. Присмотревшись, вы заметите два разрыва внутри круга - это точки, где интенсивность падает до нуля. Это та самая фаза, которую измеряли ученые. Надо отметить, что эта картина еще больше противоречит воззрению Эйнштейна на природу квантовой запутанности. Чтобы она соответствовала классическим описаниям физики, он предложил так называемые "скрытые" параметры, которые можно представить как что-то вроде посредников между запутанными парами частиц. На тот момент никто понятия не имел, как проверить, существуют ли эти невидимые силы. В 1964 году, спустя десятилетие после смерти Эйнштейна, физик Джон Белл предложил теорему, которая помогала отличить скрытые параметры "жуткого действия" Эйнштейна от запутанности квантовой механики.

Эти положения известны как неравенства Белла. Они были неоднократно проверены и прямо противоречили представлениям великого немецкого физика. И данная фотография запутанных фотонов добавляет ещё одну очень весомую гирьку на чашу весов в описанном споре - тоже против Эйнштейна. Что, наверное, является очень хорошим напоминанием - даже если ваше имя во всём мире является синонимом слова “гений”, то это не значит, что вы застрахованы от ошибок.