Ученые обнаружили квантовое «дальнодействие» без участия запутанности
Физики впервые зарегистрировали квантовый эффект нарушения локального реализма без участия запутанных частиц. Речь идёт о так называемом «дальнодействии» — корреляциях между частицами, которые невозможно объяснить с позиций классической физики.
Ключевым инструментом для таких исследований остаётся неравенство Белла, предложенное в середине XX века. Оно тестирует фундаментальные принципы — о том, что свойства объектов существуют независимо от наблюдения, а взаимодействие не может распространяться быстрее света. До сих пор считалось, что нарушение этих принципов возможно только при квантовой запутанности, когда частицы остаются согласованными, даже находясь на большом расстоянии друг от друга.
Однако новая экспериментальная работа показала иной источник нелокальности. Вместо запутанности ученые использовали так называемую «неразличимость по пути»: фотоны направлялись к детекторам таким образом, что невозможно было определить, по какому маршруту они прошли. При этом сами фотоны не находились в запутанном состоянии.
В установке применялись два кристалла, каждый из которых мог испускать пару фотонов. Система оптических элементов была организована так, что траектории этих фотонов переплетались, делая источник неразличимым. В результате возникли корреляции, которые привели к нарушению неравенства Белла. Превышение порогового значения составило более четырёх стандартных отклонений, что свидетельствует о достоверности наблюдаемого эффекта.
Это первый случай, в котором квантовое «дальнодействие» зарегистрировано для фотонов вне состояния запутанности. Результаты указывают на то, что квантовые корреляции могут возникать не только за счёт запутанности, но и благодаря неразличимости траекторий — что открывает новое направление в понимании квантовой нелокальности.
Тем не менее, исследование имеет ограничения. Был использован метод постселекции, при котором анализировали лишь определённые события, что может повлиять на статистику. Кроме того, не была устранена так называемая «лазейка локальности», связанная с недостаточным пространственным разделением фазы детекторов.
Учёные планируют усовершенствовать эксперимент, чтобы минимизировать эти ограничения. В перспективе такие подходы способны расширить рамки квантовых экспериментов и по-новому осмыслить границы между классической и квантовой физикой.
