Странное поведение фотонов усложнило понимание квантовой теории

Мир квантовых частиц не подчиняется многим базовым правилам классической физики. Тем не менее учёные считали, что они усвоили некоторые законы, которым подчиняются сверхмалые частицы. Например, многие предыдущие работы были посвящены принципу квантовой запутанности фотонов (частиц света). На этом явлении основывается работа первых прототипов квантовых компьютеров, которые, как полагается, будут производить вычисления в сотни раз быстрее современных.

Но новое исследование учёных из Университета Восточной Англии открывает совершенно неожиданное поведение квантовых частиц и вновь переворачивает наши представления о них с ног на голову.

Команда под руководством Дэвида Эндрюса (David Andrews) исследовала процесс спонтанного параметрического рассеяния (СПР), в ходе которого пучок фотонов пропускают через кристалл с образованием запутанных пар частиц. В результате две частицы оказываются "связанными" между собой неизвестными силами, и изменение свойств одной из них приводит к изменению свойств другой, даже если они разделены значительным расстоянием.

Ранее считалось, что запутанная пара появляется в одной точке пространства в строго определённый момент времени. Но странные частицы снова преподнесли учёным сюрприз, образовавшись в разных местах.

В ходе эксперимента исследователи обнаружили, что фотоны запутывались, находясь на расстоянии в несколько сотых долей микрона друг от друга. Такая дистанция может показаться незначительной для обычного человека, но не стоит забывать, что речь идёт о квантовом мире, где это настоящая пропасть.

"Мы обнаружили новый механизм, который показывает, что каждая пара фотонов может излучаться из точек, разделённых в пространстве, что нарушает фундаментальное понятие квантового происхождения", – говорит Эндрюс.

Результаты исследования, опубликованные в издании Physical Review Letters, имеют важное значение для всей квантовой физики. По словам Эндрюса, внезапное открытие вносит новый уровень неопределённости в работу квантовых компонентов устройств будущего и затрудняет разработку такой аппаратуры, несмотря на то, что данные работы уже ведутся.

Напомним, что в специальной рубрике "Вести.Наука" можно найти массу интересных материалов о последних достижениях этой передовой области науки, например, о квантовой телепортации и многом другом.