Парадокс, що лежить в основі квантової фізики, був випробуваний у надзвичайний спосіб: дослідники виміряли світловий імпульс у 37 вимірах, розширюючи межі людської інтуїції до краю.
Команда вчених з Китайського університету науки і технологій розробила метод тестування варіації парадоксу Грінбергера–Хорна–Цейлінгера (GHZ) за суворими критеріями, використовуючи фотонний процесор на основі оптичного волокна.
Отримані результати допомагають зрозуміти фундаментальні принципи квантової дивності, що може мати важливе значення для майбутніх застосувань у квантових технологіях. До того ж, це ще раз підтверджує, наскільки безпорадним є наш мозок у спробах осмислити інструкцію з експлуатації Всесвіту.
Якщо вам потрібно дізнатися, чи є лист у поштовій скриньці, достатньо просто вийти та перевірити. Одного цього спостереження достатньо, щоб зробити висновок, що поштовий сервіс доставив запізнілу листівку від тітки Джуді.
Це відповідає принципу локального реалізму: можна уявити собі ланцюжок подій – від тітки Джуді, через поштову службу, до вашої адреси.
Але квантова фізика порушує цей принцип. У квантовому світі до моменту відкриття поштової скриньки не визначено, чи є там листівка, чи пошта вже приходила, чи взагалі тітка Джуді пам’ятала про ваш день народження.
Ці невизначені об’єкти та події називають контекстами, а їхній взаємозв’язок – заплутаністю. GHZ-парадокс ускладнює ситуацію ще більше, передбачаючи результати, які суперечать локальному реалізму, ніби листівка з’явилася у скриньці без допомоги поштової служби.
Щоб перевірити межі цього парадоксу, дослідники проаналізували найекстремальніший випадок нелокальності, використовуючи всього три контексти. Замінивши листівку фотонами, а поштову службу – системою волоконно-оптичних інтерференційних вимірювань, вони довели, що навіть у такому обмеженому випадку локальний реалізм руйнується.
Щоб це стало можливим, довелося вийти за межі традиційних просторово-часових вимірів – додати ще 33 додаткових виміри, сформувавши 37-вимірну систему взаємозв’язків між контекстами.
Це дослідження ставить глибокі філософські питання: чому ми сприймаємо реальність у класичних категоріях? Чи мають ці додаткові виміри фізичне значення? І чи не забула тітка Джуді привітати нас із днем народження?
На практичному рівні цей експеримент дає змогу глибше дослідити фундаментальні основи реальності та встановити межі можливостей у розробці швидших і надійніших квантових обчислювальних схем.
Це дослідження було опубліковане в журналі Science Advances.