Учёные из Японии подтвердили, что фотоны могут одновременно находиться в нескольких местах
Группа исследователей из Университета Хиросимы (Hiroshima University) под руководством профессора Хольгера Хофмана (Holger Hofmann) разработала метод, позволяющий измерять распределение фотонов по пространству без нарушения их волнового пути.
Фотоны — квантовые частицы света — демонстрируют двойственную природу: они ведут себя как волны, но при измерении фиксируются в одном месте. Традиционные интерпретации квантовой механики предполагают, что частица находится в состоянии суперпозиции, однако не объясняют её физическое положение до момента наблюдения.
В эксперименте использовался двухлучевой интерферометр с модифицированным методом «слабых измерений». На одном пути фотону придавали небольшой положительный угол вращения, а на другом — отрицательный. Среднее значение угла оставалось равным нулю, но анализ квантовых скачков в ортогональные поляризации позволил определить распределение фотонов между путями.
Анимация: KlingРезультаты показали, что физическое присутствие фотона делокализовано: он одновременно «присутствует» на двух траекториях до момента измерения. Это экспериментально подтверждает концепцию делокализации частиц, ранее рассматриваемую только теоретически.
Открытие имеет практическое значение для высокоточных сенсоров, таких как GPS, атомные часы и космические системы связи. В квантовом мире суперпозиция позволяет повысить чувствительность фазовых измерений и создавать новые возможности для квантовых технологий.
Кроме того, результаты эксперимента ставят вопросы о природе реальности: если на микроскопическом уровне объекты существуют в распределённых состояниях до измерения, то это меняет представление о фиксированной и независимой от наблюдателя реальности. На макроуровне объекты кажутся стабильными благодаря постоянным взаимодействиям с окружающей средой, тогда как квантовый мир подчиняется принципу неопределённости.
© iXBT
