Три квантовые частицы могут находиться в двух клетках, но в каждой клетке не будет больше одной частицы.
Согласно математической концепции, известной как «принцип голубей и ящиков», если в голубятне меньше мест, чем голубей, то некоторым птицам приходится делить место. Фотоны — элементарные частицы света — могут нарушать это правило, согласно эксперименту. описанномуВ журнале «Национальная академия наук».
Принцип голубей и ящиков гласит, что если три голубя усадить в две клетки, то в одной из них окажется по крайней мере две птицы. Эта идея помогает понять, что такое числа и пересчет предметов. Однако в мире квантов ученые предполагали, что три квантовых частицы могут поместиться в две клетки так, чтобы ни одна не находилась с другой в одной клетке. Это называется эффектом квантовой голубятни.
Учёные обнаружили, что влияние квантового эффекта «голубятня» ставит под сомнение наше представление о фундаментальных законах. требовалоНедостаточно четких экспериментов, которые бы это подтвердили. Также было отмечено, что квантовой голубятне может быть применимо в поиске более сложных и фундаментальных квантовых явлений.
Во время исследования использовались три фотона в роли трех голубей.
Вместо того чтобы «растолкать» фотоны по клеткам, исследователи изучили поляризацию частиц (направление колебания электромагнитных волн фотонов, которое может быть либо горизонтальным, либо вертикальным). Поскольку было всего три фотона и две поляризации, согласно стандартной математике, можно было предположить, что как минимум у двух частиц поляризация была одинаковой.
Когда ученые сравнили поляризации частиц, они обнаружили, что никакая из них не… совпадалиДанным показателем подтверждена реалистичность эффекта квантовой голубятни.
Такое необычное поведение является результатом соединения уже странных квантовых эффектов. Фотоны начинают эксперимент в довольно странном состоянии — суперпозиции, то есть их поляризация одновременно горизонтальна и вертикальна. При сравнении поляризаций двух фотонов измерение производит незаметную связь между частицами — это явление известно как квантовая запутанность. Эти парадоксальные свойства позволяют частицам делать невероятные вещи.
Хотя подобный итог уже не является первым экспериментальным доказательством этой концепции, … упрочил все ранее полученные результаты.
«Полагаю, данное исследование является наилучшим из проведённых сегодня экспериментов», — утверждает Джефф Толлаксен из Чепменского университета, который был одним из физиков-теоретиков, выдвинувших гипотезу этого эффекта в 2014 году.
Исследование впервые показало, что квантовые голуби демонстрируют «безобразность» только при одном условии. Толлаксен и соратники предположили, что эффект проявляется при очень точном воспроизведении измерения, чтобы не нарушить чувствительные квантовые частицы. Новая работа подтвердила, что измерение должно быть слабым для появления эффекта.