Группа ученых из Университета науки и технологий Китая совершила революционный прорыв в области квантовой физики. В ходе эксперимента с использованием фотонного процессора на основе оптоволокна исследователи доказали, что свет может существовать в 37 измерениях. Это открытие подтверждает один из самых загадочных парадоксов квантовой механики — парадокс Гринбергера-Хорна-Цайлингера (ГХЦ). Результаты исследования были опубликованы в авторитетном журнале *Science Advances*.
Квантовая механика: между возможностью и реальностью
В мире квантовой механики частицы ведут себя совершенно иначе, чем привычные нам макроскопические объекты. Например, представьте письмо, которое вы ждете. С точки зрения классической логики, оно либо находится в почтовом ящике, либо его там нет. Однако в квантовом мире, пока вы не заглянули в ящик, письмо существует в состоянии суперпозиции — оно как бы есть и его нет одновременно. Только акт измерения, ваш взгляд, определяет его окончательное состояние. Этот феномен, известный как квантовая запутанность, неоднократно подтверждался экспериментально. Но в новом исследовании ученые решили пойти дальше и выяснить, насколько далеко можно зайти в нарушении привычных законов логики.
37 измерений света
В повседневной жизни мы привыкли к трем пространственным измерениям — высоте, ширине и глубине. Время часто рассматривается как четвертое измерение. Однако в квантовой физике системы могут существовать в гораздо более сложных многомерных состояниях, включающих десятки или даже сотни измерений. В своем эксперименте ученые использовали фотоны — частицы света, которые проходили через сложную систему оптоволоконных линий и зеркал. Оказалось, что взаимодействие этих частиц можно описать не тремя или четырьмя, а 37 независимыми состояниями. Это означает, что фотоны существуют в 37 измерениях одновременно!
Парадокс Гринбергера-Хорна-Цайлингера
Эксперимент стал еще одним подтверждением парадокса ГХЦ, который демонстрирует, что квантовая механика противоречит классической логике. Этот мысленный эксперимент показывает, что квантовые системы могут вести себя так, что их состояние невозможно объяснить с помощью привычных нам законов. Однако, несмотря на кажущуюся противоречивость, квантовая механика остается внутренне непротиворечивой теорией, которая уже неоднократно подтверждалась экспериментами.
Значение открытия
Это открытие не только расширяет наше понимание природы света и квантовых систем, но и открывает новые горизонты для развития квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры и системы связи. Возможность работы с многомерными состояниями частиц может привести к созданию более мощных и эффективных вычислительных устройств, способных решать задачи, которые сегодня кажутся невыполнимыми.
Таким образом, исследование китайских ученых не только подтверждает фундаментальные принципы квантовой механики, но и предлагает новые пути для технологического прогресса, который может изменить наше будущее.