Можем ли мы получить квантовую жуткость даже без запутывания?

Частицы, которые, кажется, не запутаны, получили высокий балл по знаменитому испытанию запутывания. Эксперимент может предложить свежий взгляд на то, что делает квантовый мир таким странным.

Почти 60 лет назад физик Джон Стюарт Белл разработал тест на то, лучше ли наш мир лучше всего описывается квантовой механикой или набором более традиционных теорий. Ключевым отличием является квантовая теория включает «не локальность» или эффекты, которые могут охватывать любое расстояние-даже очень большие. Поразительно, что все эксперименты, которые реализовали тест Белла на сегодняшний день, подтвердили нашу физическую реальность не локальны, что предполагает, что мы живем в квантовом мире.

Однако эти эксперименты включали частицы, неразрывно связанные через квантовую запутанность. Сейчас Сяо-Сонг Ма В Университете Нанкин в Китае и его коллегах говорят, что они провели тест на колокол без использования запутывания. «Наша новая работа может обеспечить новую перспективу для понимания людей нелокальных корреляций»,-говорит он.

Эксперимент начался с четырех специальных кристаллов, каждый из которых испускал две частицы света, или фотоныкогда освещается лазерами. У фотонов было несколько свойств, которые могли измерить исследователи, включая поляризацию и фазу, которые описывают, как светильники показывают, когда рассматриваются как электромагнитная волна. Исследователи заставили эти фотоны пройти через лабиринт оптических устройств, таких как кристаллы и линзы, прежде чем попасть в детектор.

В типичном эксперименте по тесту колокола два гипотетических экспериментатора, Алиса и Боб, измеряют свойства запутанных частиц. Тогда Алиса и Боб могут определить, являются ли частицы Связано нелокально Подключив их выводы к уравнению «неравенства».

Новый эксперимент включал Алису и Боб, каждый из которых представлен набором оптических устройств и детекторов, но не запутанных фотонов. Фактически, исследователи добавили устройства к своей настройке, которые предотвратили запутанные частоты и скорости частиц. И все же, когда исследователи вкладывают измерения Алисы и Боба в уравнение неравенства, они обнаружили, что фотоны были связаны более сильно, чем можно было объяснить любым локальным эффектом.

Кренн Марио в Институте Макса Планка по науке света в Германии говорит, что это может быть потому, что у фотонов была еще одна странная квантовая собственность: они были созданы таким образом, что это было невозможно сказать Какой фотон был «рожден», на котором Кристалл, и их пути были неотличимыми, говорит он. В прошлом Кренн, Массачусетс и их коллеги использовали это свойство, называемое «неразличимостью по идентичности пути» – к заинтересовать фотоны. В этом случае, однако, они убедились, что неотличимость была единственным типом квантовой странности.

Команда еще не имеет определенной теории того, почему она может воспроизвести результаты запутывания в тесте Белла без использования запутывания, но Ма говорит, что некоторые другие основные квантовые явления имеют неразличимость в качестве требования. Таким образом, это также может быть основной ингредиент, необходимый для создания нелокальных корреляций, даже в рецепте, который не включает запутанность.

Кренн и Ма ожидают, что другие физики могут выдвинуть новые альтернативные теории и выявить экспериментальные лазейки в их тесте. В конце концов, это то, что произошло с тестом канонического колокола – прошло почти 50 лет между первыми экспериментами, которые подтверждают квантовую теорию и те, где все Альтернативные объяснения были прочно исключены.

Одна проблема может лежать с Техника «пост-выбор» Команда использовала, где рассматриваются только некоторые обнаружения фотонов, говорит Стефано Пазани в Университете Копенгагена в Дании. По его мнению, это неясно, могут ли их не въезтные фотоны быть окончательно забиты как нелокальные на тесте Белла. По его словам, без выбора эксперимент соответствовал бы более стандартным сценариям, где присутствует запутанность.

Джефф Ландин В Университете Оттавы в Канаде говорится, что можно построить эксперименты, в которых тест колокола диагностирует свет, даже какой -то свет, который не является квантовым, с необычайно сильными корреляциями. Но это «не имеет большого значения для природы вселенной или реальности».

В таких ситуациях Алиса и Боб являются либо одним и тем же наблюдателем, либо имеют шанс общаться и создавать корреляции, которые исследователи могут принять при нелокальных эффектах. Ландин говорит, что новый эксперимент недостаточно исключает возможность сговора Алисы и Боба. «Таким образом, эксперимент, похоже, не имеет таких же последствий, как нарушение неравенства знаменитого колокола», – говорит он.

«Это действительно прекрасное продолжение одной из самых ярких достопримечательностей на запутанных фотонах из« дней славы »1990 -х годов», – говорит Аэфраим Стейнберг в университете Торонто в Канаде. По его мнению, однако, в новом эксперименте все еще есть некоторая запутанность. Это существует не на уровне фотонов, а скорее в квантовых полях, из которых возникают фотоны.

В будущем команда хочет улучшить свои устройства, чтобы избежать некоторых из этих критических замечаний. Например, привлечение каждого кристалла для производства большего количества фотонов позволит исследователям прекратить использование после выбора. «Наша группа сотрудничества уже определила несколько ключевых потенциальных лазейков, и это то, чего мы с нетерпением ждем решения в будущем», – говорит Ма.