Странное поведение частиц света бросает вызов существующей квантовой теории - «Наука и технологии»

Известно, что на самом маленьком уровне, на уровне субатомных частиц, законы классической физики перестают работать и все происходящее начинает подчиняться законам загадочной квантовой механики. Некоторые из этих законов уже изучены в достаточной степени, и это позволяет ученым с достаточно большой вероятностью прогнозировать поведение квантовых частиц, таких, как запутанные фотоны света. Однако, результаты исследований, проведенных учеными из университета Восточной Англии (University of East Anglia, UEA), Великобритания, указали на то, что крошечные частицы света в некоторых случаях могут вести себя таким образом, что это не вписывается в рамки существующей квантовой теории.

Ученые занимались исследованиями квантового процесса непосредственного параметрического преобразования (spontaneous parametric down-conversion, SPDC). В этом процессе луч света проходит сквозь специальный кристалл, в результате чего получаются пары запутанных на квантовом уровне фотонов. Напомним нашим читателям, что запутанные квантовые частицы являются связанными, принудительное изменение квантового состояния одной из частиц вызывает изменение состояния второй частицы, несмотря на то, что их может разделять сколь угодно большое расстояние.

Согласно имеющейся квантовой теории запутанными становятся только те фотоны, которые прошли через одну и туже область (точку) кристалла. Однако, ученые обнаружили, что запутанными могут стать и фотоны, прошедшие через области кристалла, разделенные достаточно большим расстоянием. "Запутанные фотоны могут появиться из областей кристалла, которые отдалены друг от друга на сотые части микрометра" - рассказывает профессор Дэвид Эндрюс (David Andrews), - "С точки зрения существующей квантовой теории такие фотоны не могут стать запутанными, ведь они "родились" очень далеко друг от друга на атомарном уровне".

Запутанные фотоны, пойманные в специальных ловушках, являются одними из основных элементов будущих квантовых компьютеров, компьютеров, обладающих гораздо большей вычислительной мощность, нежели даже самые мощные современные суперкомпьютеры. Однако нестыковка в квантовой теории, связанная с возникновением пар запутанных фотонов, может оказать не очень хорошее влияние на дизайн будущих квантовых вычислительных систем, ведь она вносит дополнительную погрешность в работу отдельных квантовых компонентов.

"Мы показали, что фотоны света не являются "твердыми пулями", поведение которых можно определить с достаточной точностью" - рассказывает Дэвид Эндрюс, - "И разработчики будущих квантовых фотонных вычислительных систем должны учитывать неопределенности, которые могут возникнуть в результате непредсказуемого поведения фотонов".