Спутник “Мициус” доказал, что Эйнштейн ошибался: уникальный эксперимент по квантовой запутанности

Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (EPR) - это мысленный эксперимент, предложенный физиками Альбертом Эйнштейном, Борисом Подольским и Натаном Розеном в 1935 году, который демонстрирует, что квантовая механика не дает полного описания физической реальности. Они предположили, что существуют “элементы реальности”, которые не входят в квантовую теорию, и предположили, что возможно построить теорию, содержащую эти скрытые переменные.

Парадокс заключается в том, что две частицы, находящиеся в сплетенном состоянии, могут обладать определенными значениями физических величин (например, импульса или положения), даже если эти величины не были измерены. Более того, если измерить одну из этих величин для одной частицы, то можно точно предсказать результат измерения для другой частицы, независимо от расстояния между ними. Это противоречит принципу локальности, согласно которому никакое действие на одну частицу не может мгновенно повлиять на другую.

С тех пор физики проводили множество экспериментов, чтобы проверить этот парадокс и его следствия для интерпретации квантовой механики. Однако большинство из них сталкивались с трудностями в обеспечении достаточной изоляции частиц от внешних воздействий и контроле над их состоянием.

Недавно группа ученых из Китая и США провела самый масштабный и точный тест парадокса EPR на сегодняшний день. Они использовали спутник “Мициус”, запущенный Китаем в 2016 году для квантовой связи и криптографии. С помощью спутника они создали пары сплетенных фотонов и передавали их на две наземные станции, расположенные на расстоянии более 1000 километров друг от друга. Затем они измеряли поляризацию фотонов и сравнивали результаты.

Ученые обнаружили, что корреляция между поляризацией фотонов была выше, чем предсказывает классическая теория вероятности. Это подтверждает существование квантовой запутанности и противоречит локальной скрытопеременной теории. Таким образом, они подтвердили квантовую механику и опровергли аргумент Эйнштейна, Подольского и Розена.

Этот эксперимент является важным шагом в понимании фундаментальной природы квантовой механики и ее применения в квантовых технологиях, таких как квантовая связь, квантовое вычисление и квантовая метрология.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.