Ученые экспериментально подтвердили парадокс Харди,

Запутанные фотоны. Иллюстрация с сайта aps.org

Физикам из Японии впервые удалось на практике наблюдать один из парадоксов квантовой механики - так называемый парадокс Харди. Статья исследователей с изложением результатов появилась в журнале New Journal of Physics.

В своей работе 1992 года физик Люсьен Харди (Lucien Hardy) показал, что, зная текущее состояние квантовой системы, невозможно судить о ее прошлом. Для этого он построил мысленный эксперимент с участием электрона и позитрона (антиэлектрона), один из вероятных исходов которого приводил к противоречивым данным о траектории движения этих частиц.

В рамках нового исследования ученым из Японии удалось получить подобное противоречие на практике. Для работы вместо электрона и позитрона они использовали пару запутанных фотонов (то есть фотонов, чьи характеристики в некотором смысле взаимосвязаны), которые должны были прийти в конечную точку маршрута, отразившись от некоторого количества кварцевых зеркал. "Противоречивым" событием с ненулевой вероятностью в опыте являлось одновременное обнаружение обоих фотонов в конце пути.

Для изучения состояния системы исследователи использовали так называемые слабые измерения. Известно, что в квантовой механике всякое измерение вносит в изучаемую систему изменения. Слабые измерения отличаются от обычных тем, что вносят слабые изменения, которые ниже общего "фонового" шума. При этом результаты измерений достаточно размыты, поэтому, чтобы получить конкретное значение, необходима их серия.

В результате эксперимента исследователям удалось установить, что одна из величин, которая должна представлять вероятность, становится отрицательной. Данный факт является противоречивым потому, что вероятность (и, следовательно, данная величина) по определению должна быть больше нуля.

Сами исследователи надеются, что их новые результаты помогут в понимании различных практических аспектов квантовой механики, а также ее приложений, в частности, квантовых вычислений.