Китайские физики поставили точку в столетнем споре о принципах квантового мира
Китайские физики поставили рекордно точный эксперимент, который окончательно разрешил вековой спор Альберта Эйнштейна и Нильса Бора о фундаментальных принципах квантовой механики. Исследовательская группа под руководством Пань Цзяньвэя из Научно-технического университета Китая впервые реализовала на практике мысленный эксперимент Эйнштейна 1927 года, используя сверхчувствительный интерферометр на одном атоме. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, со всей определённостью подтвердили правоту Бора.
Спор учёных касался знаменитого опыта с двумя щелями, в котором фотон ведёт себя одновременно как частица и как волна. Эйнштейн предполагал, что в принципе можно определить, через какую именно щель пролетела частица, не разрушая при этом её волновую интерференционную картину. Бор же настаивал, что природа устроена иначе: некоторые свойства квантовых объектов принципиально несовместимы в рамках одного измерения, и попытка измерить одно из них неизбежно разрушает другое.
Команде Пань Цзяньвэя удалось воплотить идею Эйнштейна в лаборатории, создав «подвижную щель» из единственного атома рубидия. Атом был пойман в ловушку из лазерного света и охлаждён почти до абсолютного нуля. Когда атом удерживался слабо, его отдача от проходящего фотона позволяла определить траекторию частицы, но интерференционная картина при этом исчезала. Когда же атом жёстко фиксировался, его отдача становилась неизмеримой, путь фотона — неопределённым, а интерференционные полосы — чёткими. Это стало блестящим экспериментальным подтверждением принципа дополнительности Бора.
Как отмечается в статье Американского физического общества, посвящённой этой работе, рецензенты назвали эксперимент «значительным вкладом в основы квантовой механики», «красивым» и «учебно образцовым воплощением столетнего мысленного эксперимента». Хотя в научном сообществе победа Бора в этом споре была признана давно, новая работа предоставляет беспрецедентно чистую экспериментальную платформу для исследования тонких квантовых эффектов. Высокий уровень контроля над одиночным атомом открывает возможности для изучения механизмов потери квантовой когерентности и запутывания, что критически важно для создания более стабильных кубитов, прецизионных сенсоров и защищённых квантовых сетей связи.
Результаты были в Physical Review Letters.