В коллайдере изучили пары топ-кварков — их спины могут быть квантово связаны. Связь бывает разной: от слабой «дискордантной» до сильной «управляемой» (её впервые зафиксировали). А самой необычной, «белловской», связи не нашли. Это как если бы два друга всегда одевались одинаково, но не сговаривались. Почему природа так играет в прятки?
На Большом адронном коллайдере, разгоняя частицы до околосветовых скоростей, рождают топ-кварки — самые тяжёлые кирпичики Стандартной модели. Они живут ничтожные доли секунды, но успевают проявить сложные квантовые связи.
Эти связи подобны уровням танцевальной синхронизации. Discord — когда двое двигаются в общем ритме, но каждый сам по себе (здесь полезна энтропия, мера неупорядоченности). При запутанности, которую Эрвин Шрёдингер считал сутью квантового мира, один партнёр мгновенно отзывается на движения другого. Управляемость — возможность ведущего диктовать шаги ведомому. А идеальная слаженность, как в отрепетированном балете, — это корреляция Белла, названная в честь Джона Белла.
CMS обнаружила у топ-кварков discord и управляемость, но не нашла корреляций Белла. Сюрпризом стала «квантовая магия» — состояние, при котором квантовые свойства настолько неклассические, что их невозможно воспроизвести на обычных компьютерах.
🎯 Топ-кварк почти в 200 раз массивнее протона и исчезает быстрее одной триллионной доли секунды. В этот миг он проявляет сложнейшие квантовые связи.
🎬 В «Квантовом воре» квантовые корреляции служат для сверхсветовой связи; реальный эксперимент показывает, что связи бывают ещё разнообразнее — от discord до квантовой магии, — и это открывает простор для фантазии.