Фізики провели наймасштабніший експеримент усіх часів з парадоксом Ейнштейна-Подольського-Розена.
У цьому експерименті було здійснено неймовірно точні вимірювання, що спрямовані на виявлення взаємозв’язку між парою зв’язаних частинок, відомих як експеримент Бохма-Ардена. Вчені сподіваються розкрити нові деталі про квантову фізику та підтвердити або спростувати основні принципи парадоксу Ейнштейна-Подольського-Розена.
Потенційні наслідки цього дослідження можуть мати значний вплив на розвиток фундаментальної фізики та розуміння квантових явищ.
Дослідники кажуть, що це має важливе значення для квантової метрології – дослідження вимірювання речей за квантовою теорією.
«Наші результати являють собою перше спостереження парадоксу ЕПР із просторово розділеними масивними багаточастинковими системами», — пишуть дослідники у своїй статті .
«Вони показують, що конфлікт між квантовою механікою та локальним реалізмом не зникає, коли розмір системи збільшується до понад тисячі масивних частинок».
Але квантова механіка не позбавлена недоліків, і в 1935 році троє відомих фізиків знайшли значну діру. Альберт Ейнштейн, Борис Подольський і Натан Розен описали знаменитий парадокс Ейнштейна-Подольського-Розена.
Ніщо не може подорожувати швидше за світло, чи не так? Але це стає трохи складніше з квантовою заплутаністю , яку Ейнштейн називав «моторошною дією на відстані». Тут ви співвідносите дві (або більше) частинки так, щоб їх властивості були пов’язані; якщо одна частинка, наприклад, обертається в один бік, інша обертається в інший бік.
Ці частинки зберігають цей зв’язок навіть на великих відстанях, і незрозуміло, як і чому. Вчені знають, що якщо виміряти властивості однієї частинки, можна зробити висновок про властивості іншої, навіть на такій відстані.
Однак, згідно з квантовою механікою, частинка не матиме таких властивостей, доки ви її не виміряєте (примха, досліджена в уявному експерименті кота Шредінгера).
До цього часу кожен проведений тест Белла показав, що реальний світ поводиться несумісно з місцевим реалізмом. Але наскільки глибокий парадокс?
Ну, ось де ми підходимо до конденсатів Бозе-Ейнштейна, стану матерії , який створюється охолодженням хмари бозонів лише на частку вище абсолютного нуля. При таких низьких температурах атоми опускаються до свого найнижчого енергетичного стану, не зупиняючись повністю.
Коли вони досягають цих низьких енергій, квантові властивості частинок більше не можуть заважати одна одній; вони рухаються досить близько один до одного, щоб як би перекриватися, в результаті чого утворюється хмара високої щільності атомів, яка поводиться як один «суператом» або хвиля матерії.
Кольчагі, Лі та їхні колеги-фізики Філіп Тройтлайн і Тілман Зібольд, також з Базельського університету, створили два конденсати Бозе-Ейнштейна, використовуючи дві хмари, кожна з яких складається з 700 атомів рубідію-87. Вони розділили ці конденсати просторово на 100 мікрометрів і виміряли властивості.
Вони виміряли квантові властивості конденсатів, відомих як псевдоспіни, незалежно вибираючи, яке значення виміряти для кожної хмари.
Вони виявили, що властивості двох конденсатів, здавалося, корелюють у спосіб, який не можна віднести до випадкового випадку, демонструючи стійкість парадоксу ЕПР у набагато більшому масштабі, ніж попередні тести Белла.
Наслідки висновків команди значною мірою стосуються майбутніх квантових досліджень.
«Наш експеримент особливо підходить для додатків квантової метрології. Можна, наприклад, використовувати одну з двох систем як невеликий датчик для зондування полів і сил з високою просторовою роздільною здатністю, а іншу — як еталон для зменшення квантового шуму перша система”, – пишуть дослідники у своїй статті .
«Демонстрація заплутування EPR у поєднанні з просторовим розділенням та індивідуальною адресністю залучених систем, таким чином, є важливою не лише з фундаментальної точки зору, але також забезпечує необхідні інгредієнти для використання заплутаності EPR у багаточастинкових системах як ресурсу».
