Фото: freepik
Китайские физики провели эксперимент, представляющий собой современную адаптацию мысленного опыта Альберта Эйнштейна. Этот опыт подтвердил, что квантовые характеристики света подчиняются принципам, разработанным Нильсом Бором. Результаты данного исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Учёные создали одноатомный интерферометр, который позволил экспериментально доказать, что попытка одновременного отслеживания траектории частицы через установку и наблюдения волновой интерференции невозможна.
Классический эксперимент с двумя щелями показывает корпускулярно-волновой дуализм света: фотоны, проходя через щели индивидуально, ведут себя как частицы, но на экране формируют интерференционную картину, характерную для волн.
Эйнштейн предложил модификацию этого эксперимента, в которой щели оснащаются подвижным, сверхлёгким элементом, фиксирующим малейший импульс фотона для определения траектории частицы без нарушения интерференции.
Пань Цзяньвэй и его команда реализовали эту идею, используя один атом рубидия. Атом был помещён в лазерный пучок и охлаждён до сверхнизких температур. В слабом удерживающем поле атом смещался под действием фотона, что позволяло определить его траекторию, но при этом интерференционная картина исчезала. В сильном поле смещение было незначительным, информация о траектории терялась, и интерференция восстанавливалась.
Рецензенты высоко оценили эксперимент, отметив его как одну из наиболее «чистых» и наглядных демонстраций принципа дополнительности Бора. Этот принцип утверждает, что измерение одних свойств квантовой системы неизбежно приводит к потере информации о других.
Авторы исследования подчёркивают, что манипуляции с отдельным атомом в данной схеме открывают перспективы для детального изучения процессов декогеренции и формирования запутанности. Это может способствовать созданию более устойчивых квантовых вычислительных систем и сенсоров.
