Как фотон раздваивается: опыт с одной частицей ✦
Фотон в интерферометре может идти двумя путями одновременно. Обычно считалось, что детектор стирает эту двойственность. Но оказалось, что по слабым взаимодействиям можно узнать, насколько фотон был «размазан». Самое удивительное: чем реже фотон попадает в детектор, тем более локализованным он был — будто будущее решает, что было в прошлом.
Фотон напоминает бегуна, который на развилке бежит сразу по двум дорожкам. Сто лет назад Нильс Бор считал, что выяснить точный путь и одновременно увидеть волновую картину невозможно — как разглядеть лицо и затылок человека. Новый эксперимент показывает: бегун не прячет путь, а находится в суперпозиции, размазанный по всем тропам.
Учёные запустили одиночный фотон на полупрозрачное зеркало, и он раздвоился. На каждой дорожке его слегка «дунули» — внесли крошечный поворот свойства света, почти не нарушающий квантового состояния. Затем измерили, куда он пришёл.
Результат ошеломляет: способ измерения на финише задним числом определил, где бежал фотон. В одном случае он присутствовал на обеих дорожках поровну — истинная двойственность. В другом — на одной из дорожек его вес был отрицательным, словно он «задолжал» вселенной пробежку. Сам процесс измерения решает прошлое. Эти опыты из квантовой оптики проливают свет на декогеренцию, соотношение неопределённостей, хранение квантовой информации и загадку коллапса волновой функции.
🎯 Чем меньше шанс зарегистрировать фотон в одном выходе, тем сильнее он размазан по путям — в теории до бесконечности. В опыте усиление достигло почти 50 раз, словно лёгкое дуновение превратилось в ураган.