Новые эксперименты по квантовым свойствам, которые озадачили Эйнштейна

Одна из причин, по которой Альберт Эйнштейн не одобрял квантовую физику, заключается в том, что она, по-видимому, предсказывает мгновенные действия на расстоянии, влияния, которые, по-видимому, распространяются быстрее скорости света. В 2022 году Ален Аспект, Джон Клаузер и Антон Цайлингер были удостоены Нобелевской премии по физике за свои эксперименты, подтверждающие квантовую «нелокальность»: существование корреляций, которые не могут быть объяснены теориями «скрытых переменных», в которых наблюдатели обладают свободной волей (выбирать, какие измерения проводить) и в которых общение на скоростях, превышающих скорость света, невозможно. Однако эксперименты, удостоенные Нобелевской премии, не проясняют ответственный механизм. Одна из возможностей заключается в том, что скрытые переменные определяют, какие измерения проводятся: свободная воля, которую, по мнению физиков, они имеют, была бы иллюзией. Другая возможность заключается в том, что возможна сверхсветовая связь. Третья возможность заключается в том, что скрытых переменных не существует.

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications Карлосом Виейрой, Равишанкаром Раманатаном и Аданом Кабельо из университетов Кампинаса (Бразилия), Гонконга и Севильи соответственно, говорится, что возможно проведение новых экспериментов, которые позволят нам сделать выбор между этими возможностями.

«По крайней мере одно из предположений, лежащих в основе локальных теорий скрытых переменных, должно быть ошибочным. Здесь [в статье Nature Communications ] мы показываем, что если хотя бы одно из них не выполняется, то оно должно быть не выполнено полностью, тем самым исключая теории скрытых переменных, которые частично ограничивают свободу воли или частично допускают мгновенные действия на расстоянии», — утверждают исследователи.

Николя Жизен из Женевского университета в Швейцарии рассказал New Scientist , что эта работа может помочь развеять некоторые заблуждения о том, почему квантовая теория «нелокальна»: «Экспериментальное нарушение неравенства Белла установлено. Это уже было сделано. Но вам всегда приходится добавлять предположения, если вы хотите иметь теорему», — говорит Жизен.

«Мы занимаемся этим уже 100 лет, и каждый высказывает свое мнение. Но мы должны заниматься наукой. Наша работа, со всеми намерениями в мире, полностью стерильна. Вы должны смотреть на то, что говорят эксперименты. Кого-то может оттолкнуть отсутствие свободы воли, но это логическая возможность. Поэтому, как таковой, мы собираемся изучать это с научной точки зрения. Кого-то могут оттолкнуть, как Эйнштейна, мгновенные действия на расстоянии, но это логическая возможность в этом споре, поэтому мы собираемся исследовать это с научной точки зрения. Это не вопрос мнения; мы идем в лабораторию, чтобы посмотреть, что произойдет», — утверждает Адан Кабельо .

Вопрос об отсутствии свободы воли также может подпитывать веру в супердетерминизм, концепцию, которую аргентинский астрофизик и философ Густаво Э. Ромеро резюмирует: «На повседневном языке это означало бы, что все события во вселенной определяются общим началом. Все состояния были определены прошлым состоянием. Другими словами, во вселенной существует строгий детерминизм».

«По моему мнению, есть философские причины полагать, что свободной воли не существует и что она не имеет смысла», — утверждал Ромеро в недавнем интервью: «Если взглянуть на космологический контекст, то изначально вся вселенная была настолько компактной, что, по сути, все системы были причинно связаны друг с другом. Люди подчиняются естественным законам так же, как и все остальное, что существует, все, что является естественным».

Помимо философских переменных, исследования Виейры, Раманатана и Кабельо имеют практическое применение. Кабельо отмечает, что в криптографии уровень безопасности будет повышен. «В современных системах предполагается, что противник не может решить, какие меры предпринять. Однако противник может взломать генераторы случайных чисел, используемые для выбора мер, и поставить под угрозу безопасность. Мы показываем, что безопасность может быть восстановлена ​​даже в этом случае, при условии, что взлом будет лишь частичным».

Существуют также практические применения квантовых компьютеров. В этой связи Раманатан рассказал New Scientist , что квантовые компьютеры могут выиграть от открытия, поскольку проблема нежелательного влияния некоторых частей компьютера на другие части может быть смягчена.