Китайские физики под руководством Пань Цзяньвэя провели уникальный эксперимент, который подтвердил принцип дополнительности Нильса Бора — один из краеугольных постулатов квантовой механики. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Эксперимент опирался на мысленный опыт Альберта Эйнштейна, который пытался показать, что можно определить, через какую из двух щелей проходит фотон, и при этом сохранить интерференционную картину. Эйнштейн предполагал, что наличие подвижного элемента позволит одновременно наблюдать как поведение частицы, так и волновой эффект.
Исследователи из Китая создали экспериментальную установку, где роль подвижного измерительного элемента выполнял один атом рубидия, удерживаемый лазером и охлаждённый до сверхнизких температур. В слабом внешнем поле атом слегка смещался под воздействием импульса фотона, что позволяло определить его путь, однако при этом интерференция исчезала. Когда же поле усиливали, фиксировать смещение становилось невозможно, информация о пути терялась, но интерференционная картина возвращалась.
Таким образом, эксперимент наглядно доказал: попытка измерить траекторию частицы неизбежно разрушает квантовую суперпозицию, подтверждая правоту Бора и опровергая гипотезу Эйнштейна. По словам рецензентов Physical Review Letters, работа китайских ученых стала одной из самых убедительных экспериментальных демонстраций принципа дополнительности за всю историю квантовых исследований.
Авторы отмечают, что разработанная ими установка, позволяющая управлять отдельным атомом с высокой точностью, имеет большое значение для будущего квантовых технологий. Этот подход поможет глубже понять процессы потери когерентности и запутывания частиц, что открывает путь к созданию более стабильных квантовых компьютеров и высокочувствительных сенсоров нового поколения.
Читайте также: