Световой лабиринт на столе ловит гравитацию экспресс
Теория гравитации Эйнштейна — общая теория относительности — почти не встречается с квантовой физикой в прямых опытах. Здесь учёные построили на столе 50-километровый лабиринт из стекла и запустили туда одиночные фотоны. Гравитация чуть изгибает пространство внутри этого лабиринта, и свет на выходе меняет ритм волны — появляется крохотная задержка, как если бы один коридор незаметно удлинился.
Чтобы не спутать гравитацию с дрожью земли, стол подвесили на амортизаторах — даже далёкий поезд сорвал бы опыт. Прибор сравнил две половинки фотонной волны и уловил разбежку в миллионные доли радиана. Так впервые в лаборатории поймали гравитационное красное смещение для отдельных световых квантов. Этот прорыв позволит проверять, как квантовые частицы ощущают изогнутое пространство. Когда-нибудь такие настольные детекторы, возможно, услышат и гравитационные волны на микроуровне.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2511.17022
Quantum mechanics and general relativity are the foundational pillars of modern physics, yet experimental tests that combine the two frameworks remain rare. Measuring optical phase shifts of massless photons in a gravitational potential provides a unique quantum platform to probe gravity beyond Newtonian descriptions, but laboratory-based interferometers have not yet reached the sensitivity needed to access this regime. Here, we report the realization of a 50-km table-top Mach-Zehnder fiber interferometer operating at the single-photon level, achieving a phase sensitivity of $$4.42\times10^{-6}$$ rad root-mean-square (RMS) within the frequency range of 0.01 Hz to 5 Hz. We demonstrate that this sensitivity is sufficient to resolve a phase-shift signal of $$(6.18 \pm 0.44)\times10^{-5}$$ rad RMS at 0.1 Hz, associated with a modulated gravity-induced signal. Our results establish a milestone for quantum sensing with large-scale optical interferometry, demonstrating the capability to detect gravitational redshifts in a local laboratory, thereby paving the way for testing quantum phenomena within general relativistic frameworks.
Гравитация так слабо влияет на свет, что при подъёме на метр частота меняется лишь на $10^{-16}$. В эксперименте поймали сдвиг фазы в 6 сотых тысячной радиана — всё равно что заметить поворот колеса на толщину волоса.
В «Интерстеллáр» герои отправляли сигнал через гравитацию. Реальные настольные лабиринты для света уже сейчас показывают, как квантовые частицы путаются в изогнутом пространстве.