Ученые экспериментально подтвердили парадокс Харди

Запутанные фотоны.

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.

Оригинал статьи находится на сайте Lenta

Ссылки по теме

- Direct observation of Hardy’s paradox by joint weak measurement with an entangled photon pair - The New Journal of Physics, 04.03.2009
- Физики научились оперировать квантовыми точками при комнатной температуре - Lenta.ru, 28.01.2009
- Физики написали самые маленькие буквы - Lenta.ru, 26.01.2009
- Физики впервые телепортировали ионы на метр - Lenta.ru, 26.01.2009
- В лаборатории впервые получен отталкивающий эффект Казимира - Lenta.ru, 13.01.2009

От редакции

Отрицательная вероятность в физических экспериментах встречается нечасто! Ведь на простом языке ее появление обозначает существование того, чего существовать заведомо не может... Впрочем, как в свое время открытие — или изобретение? — мнимых чисел и способов обращения с ними произвело небольшой переворот в математике, также неизвестно какие еще сюрпризы принесет нам изучение микромира. Ведь проблем в области изучения самых основ нашего материального мира — более чем достаточно! Достаточно вспомнить например о давнишнем парадоксе Эйнштейна — Подольского — Розена или знаменитой многомировой интерпретации явлений квантовой механики — а значит и всего наблюдаемого нами мира!

Читайте на страницах нашего журнала о никак не обнаруживаемой темной материи и пародоксах квантовой механики. Какие еще открытия ждут современную науку? Куда нас приведет методология научного познания? Ведь уже сегодня многие древние предания, например про искусство легендарных алхимиков — кажутся не такими уж невероятными...