Квантова дуель століття. Китайський експеримент з одним атомом підтвердив правоту Бора у суперечці з Ейнштейном

Квантова фізика зробила повне коло, повернувшись до дискусії майже столітньої давнини між Альбертом Ейнштейном і Нільсом Бором.

Дослідники з Китайського університету науки й технологій (USTC) відтворили знаменитий мисленний експеримент 1927 року, використавши надчутливу установку з одним атомом. Результати підтвердили позицію Бора та надали фізикам нові інструменти для дослідження фундаментальних властивостей квантових систем.

Команда під керівництвом Паня Цзяньвея створила одноатомний інтерферометр із безпрецедентною точністю. Вони зуміли реалізувати ідею Ейнштейна: додати у двощілинний експеримент надлегкий рухомий об'єкт, здатний зафіксувати крихітний «поштовх» від фотона й таким чином визначити його шлях. У 1927 році жоден детектор на Землі не мав достатньої чутливості, але сучасні технології дали змогу здійснити задумане.

Учені захопили один атом рубідію у лазерну пастку та охолодили майже до абсолютного нуля. Цей атом став аналогом рухомої щілини Ейнштейна. Коли атом утримували слабко, він міг зміщуватися — і цього було досить, щоб виявити, якою щілиною пройшов фотон. Однак інтерференційна картина при цьому зникала. Коли ж атом фіксували жорстко, шлях фотона став невизначеним — і інтерференція поверталася, як і передбачав Бор.

За словами рецензентів, процитованих South China Morning Post, експеримент є «класичним втіленням» історичного мисленного досліду та «значним внеском у основи квантової механіки». Стаття Американського фізичного товариства пояснює, що зміна невизначеності імпульсу фотона дозволяє дослідникам керувати чіткістю інтерференційних смуг, що повністю узгоджується з теорією.

Цей результат не спростовує квантову механіку — суперечку між Бором і Ейнштейном давно вирішено — проте створює один із найчистіших експериментальних майданчиків для дослідження таких явищ, як декогеренція та квантова заплутаність. Контроль над одним атомом відкриває шлях до глибшого розуміння того, як квантові стани взаємодіють із середовищем і втрачають когерентність.

Ці знання мають практичне значення: вони можуть покращити стабільність кубітів, підвищити точність квантових сенсорів та вдосконалити технології квантового зв’язку.

Результати роботи були опубліковані у Physical Review Letters.

Источник: techno.nv.ua