Впервые ученые смогли подтвердить в эксперименте парадокс друга Вигнера. Это позволило физикам установить, что квантовые явления зависят от наблюдателя: каждый из них может иметь собственные, равноправные представления об этих явлениях.
Обычно считается, что если событие в макромире наблюдается сразу несколькими людьми, то их восприятие фактической информации о нем будет схожим, в отличие от эмоционального восприятия. Однако в квантовом мире ситуация иная: для разных наблюдателей один и тот же квантовый процесс может приводить к различным результатам. При этом, фактическая информация, полученная каждым из них, будет соответствовать действительности.
Физик Юджин Вигнер впервые описал этот парадокс. Он усложнил мысленный эксперимент Эрвина Шредингера с котом, включив в него понятие друзей. Согласно парадоксу друга Вигнера, представьте, что после проведения эксперимента с котом Шредингера экспериментатор открывает коробку и обнаруживает живого кота. Вектор состояния животного в момент открытия коробки переходит в состояние «ядро не распалось, кот жив». Таким образом, в лаборатории животное считается живым.
За пределами лаборатории находится друг. Он пока не знает, жив кот или нет, и будет считать его живым только после того, как экспериментатор сообщит результаты эксперимента. Остальные друзья пока не признают кота живым и узнают об этом только от него. Следовательно, кота можно будет считать полностью живым только тогда, когда о результатах эксперимента узнают все люди во Вселенной. До этого момента кот остается в состоянии суперпозиции, находясь между жизнью и смертью.
Ранее эта концепция существовала лишь как занимательный мысленный эксперимент. Однако, соответствует ли она действительности? До недавнего времени научный прогресс в этой области был минимальным. Но Часлав Брукнер из Венского университета продемонстрировал, что, при соблюдении определенных условий, идея Вигнера может быть применена для формального подтверждения субъективности измерений в квантовой механике по отношению к наблюдателям.
Для проверки данного понятия Брюкнер предложил метод, основанный на переосмыслении парадокса Вигнера в терминах, изначально сформулированных Джоном Беллом в 1964 году. В своей работе Брюкнер рассмотрел две пары Вигнеров вместе с их друзьями, которые находились в отдельных помещениях и проводили измерения: Вигнеры оставались внутри, а их друзья ждали результатов снаружи. Результаты измерений каждой пары могут быть объединены для решения неравенства Белла. В случае его нарушения, наблюдатели могут получать различные результаты измерений, и каждый из них будет представлять собой корректное значение.
Теперь физики впервые провели этот мысленный эксперимент в реальном мире. Для этого они использовали квантовый компьютер и три пары запутанных фотонов. Первая пара представляет собой монеты, а две другие используются для их «подбрасывания» — измерения поляризации. При этом каждая «монета» находится в своем замкнутом сосуде, где, помимо нее, присутствует «бросающий» фотон. Снаружи этих двух коробок расположены еще два фотона, которые выполняют функцию «друзей-наблюдателей».
Использование передовых квантовых технологий не позволило ученым получить необходимый объем данных сразу; для сбора информации с шести фотонов потребовались недели. В конечном итоге им удалось продемонстрировать нарушение неравенства Белла, что указывает на возможность существования у каждого наблюдателя квантового явления собственных, альтернативных фактов. Это подразумевает, что в квантовом мире не существует единой истины: измерения, выполненные с разных точек зрения, могут давать различные результаты, но при этом быть одинаково корректными.