Всем привет! Многие из вас, наверное, слышали о квантовой механике, а также о том, что в ней всё трудно и непонятно. Сегодня мы поговорим об эксперименте, не имеющем никакой другой трактовки, кроме такой, что учёным постоянно и регулярно удается отправить сообщение в прошлое. Опыт называется “эксперимент квантового ластика с отложенным выбором”. Статья будет тяжёлой, с большим количеством теории - приготовьтесь сломать мозг. А теперь давайте по порядку.
Вступление
Всё началось более 200 лет назад, когда Томас Юнг провёл эксперимент по дифракции и интерференции света (источник света устанавливается напротив пластины, фиксирующей попадание фотонов, а между источником и пластиной ставится непрозрачная ширма с двумя щелями). В ходе опыта выяснилось, что свет - это не только поток частиц (фотонов), но и волна.
Спустя некоторое время группа учёных решила провернуть схожий эксперимент, но с электронами. Каково же было удивление, когда выяснилось, что электрон в этом опыте тоже ведёт себя как волна. Это просто не укладывалось в голове учёных, ведь электрон - это 100% частица, у которой даже есть масса покоя.
Появилось резонное желание зафиксировать прохождение электронов через щели, для чего в каждом отверстии были установлены датчики. Тут начинается самое интересное, ибо после установки датчиков электроны стали вести себя как обычные частицы, оставляя на фиксирующей пластине след из двух полос напротив каждой щели. То же самое провернули и с кучей других частиц, вывод один - факт наблюдения меняет саму структуру устройства квантов: из волны - в частицу.
Итак, если за частицей не наблюдать, то она представляет из себя волновую функцию (область вероятностей), если же каким-либо образом за ней “подсмотреть”, то происходит коллапс волновой функции: частица реализовалась в каком-то месте пространства.
Сам опыт с отправкой информации
В нем мы всё также будем обстреливать экран фотонами, а между поставим пластину с двумя щелями. Возле щелей поставим нелинейный оптический кристалл (устройство, разбивающее один фотон на два спутанных с пониженной частотой). Установка спроектирована таким образом, что фотон, пролетающий через верхнюю щель B, разделяется на два. Один из получившихся фотонов попадает на экран D0, а второй, пройдя сквозь призму, попадает в детектор D4. Если начальный фотон проходит через нижнюю щель A, то он также разделяется на два. Первый снова на детектор D0, а второй сквозь призму на датчик D3. Детектор D0 выполняет роль экрана из опыта Юнга. Он не позволяет нам увидеть, через какую щель прошёл фотон, а способен только зафиксировать координату частицы в момент попадания. А вот датчики D3 и D4 позволяют нам точно указать, через какую щель пролетел квант света.
Если вы поняли, что было написано выше, то уже догадались, что при включённых датчиках D3 и D4 на экране D0 появились две полоски (свет - поток частиц). Если же датчики D3 и D4 выключить, то на экране будет волновая интерференция (свет - волна).
После, учёные решили обмануть систему и усложнили установку. Зеркала, через которые проходят фотоны, чтобы попасть на датчики D3 и D4, они сделали полупрозрачными. Теперь фотон может с вероятностью 50% попасть на датчики D3 или D4, а может не отразиться и пролететь дальше, где снова попадает на полупрозрачное стекло и с вероятностью 50\50 может попасть на датчики D1 или D2.
Если вы всё поняли, то увидите, что такой конструкцией мы лишили себя точной информации о том, через какую щель прошёл фотон. Мы стёрли её “квантовым ластиком”. Теперь картина на D0 по умолчанию становится интерференционной.
Как вы видите из рисунка, пластина D0 находится ближе всего к источнику, и при попадании на неё фотона мы уже можем судить интерференционная у нас картина или две полоски. Однако информацию о том, через какую щель прошёл первый фотон, мы получим чуть позже, когда спутанный с ним фотон попадет на датчики D3 или D4. Получается, что картина на датчике D0 зависит от результатов будущего. Прошлое зависит от будущего. Ещё раз: первый фотон попадает на экран D0 в определённую область, которая зависит от того, как поведёт спутанный с ним фотон через 8 наносекунд! Это, как если бы ваше сегодняшнее настроение зависело от эмоций, полученных завтра.
Заключение
Конечно, 8 наносекунд это мало, конечно, передать текстовое сообщение так пока не получится. Но главное здесь сам факт: мы получили информацию (о координатах и состоянии фотона) от самих себя из будущего. Кто знает, к чему могут привести исследования в той области в будущем.