Квантовий експеримент виявляє світло, яке існує в десятках вимірів

Парадокс, який лежить в основі квантової фізики, був випробуваний надзвичайним чином, розсуваючи межі людської інтуїції за межі перелому шляхом вимірювання імпульсу світла в 37 вимірах. На чолі з вченими з Університету науки і технологій Китаю команда дослідників розробила метод тестування типу парадокса Грінбергера-Хорна-Цейлінгера (GHZ) відповідно до суворих критеріїв за допомогою оптоволоконного фотонного процесора.

Їхні висновки пояснюють, як квантові дивацтва діють на фундаментальному рівні, потенційно інформуючи про майбутні застосування квантових технологій. Не кажучи вже про підтвердження того, наскільки марний наш мозок для розуміння посібника з експлуатації двигуна нашого Всесвіту. Якщо ви хочете знати, чи є у вашій скриньці пошта, вам просто потрібно вийти та поглянути. З цього простого спостереження можна зробити висновок, що поштова служба вставила в отвір запізнілу листівку з днем ​​народження від тітки Джуді. Дякую тітко Джуді!

Цю інтуїтивну систему можна описати як локальний реалізм. Ви можете уявити ланцюжок подій від тітки Джуді до вас самих, кожна з яких рухається через серію пов’язаних місць від кухонного столу тітки Джуді до пошти та до вашої адреси. Для більшості речей у науці локальний реалізм достатньо добре описує, як йдуть справи. Але потім довелося прийти вченим і переплутати все це з квантовою фізикою, виявивши, що машина, яка керує реальністю, працює за правилами, які не мають сенсу. Можливо, найхимерніші з них суперечать місцевому реалізму.

Відповідно, перш ніж ви зазирнете всередину поштової скриньки, Всесвіт ще повинен вирішити, чи є в ній листівка, чи була поштова служба, чи тітка Джуді згадала ваш день народження.

Фізики називають ці невизначені об’єкти та події контекстами, а їхній зв’язок один з одним — сплутаністю. Єдиний спосіб дізнатися, чи тітонька Джуді надіслала листівку, це зазирнути в поштову скриньку та перевірити – до цього все було великим знизуванням плечима, якщо говорити про реальність. Поки що все це може здатися простим, але парадокс GHZ кидає гігантський ключ у роботу, передбачаючи результати експериментів, які суперечать місцевості, як якби картка тітки Джуді виявилася у вашій поштовій скриньці без допомоги поштової служби.

Як далеко може простягнутися цей абсурд? Щоб довести парадокс до критичної точки, дослідники прагнули знайти крайній випадок нелокальності, використовуючи лише три контексти. Замінивши когерентний потік фотонів на картку тітоньки Джуді, а систему волоконно-оптичних мереж і інструменти для точного вимірювання перешкод на поштову службу та поштову скриньку, дослідники перевірили свій сценарій, працюючи у зворотному напрямку від спостережених кореляцій, щоб показати, що навіть маючи лише три контексти, наші очікування локального реалізму можуть бути викинуті у смітник.

Однак, щоб зрозуміти, як це може статися, нам потрібно додати ще кілька вимірів, крім наших «вгору-вниз», «вперед-назад», «збоку в бік» і «секунда-до-секунди». Мовляв, ще 33 виміри. Тут команда розробила набір зв’язків між трьома контекстами, які можна вирішити за допомогою 37 станів, кожен з яких представляє інший просторовий вимір.

З філософської точки зору все це ставить деякі глибокі запитання, наприклад, чому ми відчуваємо реальність лише в класичних термінах? Чи мають ці додаткові виміри якесь фізичне значення ? І чому тітка Джуді забула твій день народження? Наразі знання лише трьох квантових можливостей — це все, що потрібно для створення парадоксу типу ГГЦ, який може призвести до глибших досліджень основ реальності, встановлюючи при цьому межі того, що може бути можливим у розробці швидших і надійніших квантових схем. Це дослідження було опубліковано в Science Advances.