Квантовые частицы: когда движение назад становится реальностью экспресс

Оригинал: "General quantum backflow in realistic wave packets"
· Tomasz Paterek, Arseni Goussev
arXiv:2511.10155 · 2025-11-13 · CC BY 4.0 · 1 мин
Новый подход позволяет частицам двигаться назад почти втрое чаще — до 13% вероятности.

Квантовая частица квантовая частица способна демонстрировать обратное движение, даже если её общее направление — вперёд. Представьте реку: основное течение несётся к устью, но отдельные струи вдруг закручиваются и на мгновение устремляются против потока, порождая локальный беспорядок. Долгое время считалось, что такой обратный поток — квантовый аналог возвратных струй — не превышает 4%, словно лишь малая толика воды в реке идёт вспять.

Теперь, однако, учёные выяснили: в реальных условиях, когда частица не обладает идеальной направленностью, доля возвратного движения вырастает почти до 13%. Это втрое больше прежней теоретической оценки. Как именно физики пришли к такому выводу? Они проанализировали поведение квантовых частиц, отказавшись от допущения об их безупречной «фокусировке» — параметра, который ранее жёстко ограничивал расчёты. Оказалось, что естественная неидеальность частиц, та самая, с которой экспериментаторы сталкиваются в лаборатории, резко увеличивает вероятность обратного потока. Это открытие парадоксальным образом облегчает эксперименты: теперь не нужно создавать безупречно приготовленные частицы, достаточно обычных, «несовершенных».

Почти сто лет физики знали о существовании обратного потока как математического следствия квантовой механики, но прямо наблюдать его не удавалось — мешала как раз малость ожидаемого эффекта. Теперь, когда предсказанная величина выросла, этот странный феномен может стать доступным для прямых измерений.

С обратным потоком тесно связан ещё один квантовый феномен — «возврат»: частица способна вновь появиться в той точке пространства, которую она уже покинула. Оба явления бросают вызов привычной логике, где прошлое и будущее разделены непроницаемой стеной.

Обратный поток — один из самых трудноуловимых эффектов квантовой механики. Несмотря на то что он следует из уравнений, за почти сто лет его так и не наблюдали напрямую.

Учёные
George GamowLeo EsakiShuji NakamuraJohn Stewart BellErwin SchrödingerAlain Aspect
Понятия
отдача вероятность волновой пакет неопределённость принцип неопределённости обратная реакция туннельный эффект волновая функция распространение ошибок коллективный эффект импульсное пространство отталкивание случайность распределение по степенному закону принцип дополнительности распределение вероятностей аномалия поперечный импульс корпускулярно-волновой дуализм неопределённость координаты