Запутанные фотоны — это два курьера, шагающих в ногу: их квантовые состояния, в частности поляризация, синхронизированы так, что измерение одного мгновенно определяет состояние другого, даже на расстоянии. В материале эта синхронность нарушается. По характеру сбоя можно определить, что встретилось на пути: развилка, разбросавшая маршруты, или магнитная карусель, закрутившая шаг. Так работает метод BELS (от англ. Bell-state spectroscopy — спектроскопия на основе состояний Белла). Он пропускает пары запутанных фотонов через образец и засекает совпадения сигналов — корреляции между регистрациями фотонов детекторами. Один эффект — двойное лучепреломление — расщепляет луч, как развилка, изменяя поляризацию в зависимости от направления в кристалле. Другой — вращение Фарадея — поворачивает плоскость поляризации под действием магнитного поля, словно магнитная карусель. Обычный свет эти эффекты не различает: его хаотическая смесь поляризаций скрывает тонкие изменения. Но запутанный свет оставляет энтропийный след — уникальный узор корреляций, в котором закодирована информация о встреченных воздействиях. Этот узор подобен отпечатку пальца, по которому восстанавливают свойства образца.

Метод основан на квантовой механике запутанности — фундаментальном свойстве, при котором две или более частицы образуют единую систему с общей волновой функцией. За экспериментальное подтверждение нарушения неравенств Белла и развитие квантовой информатики Ален Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер получили Нобелевскую премию. BELS обещает сверхточную диагностику квантовых устройств: метод чувствителен к малейшим фазовым сдвигам и поворотам поляризации, так что даже одиночный дефект в наночипе — например, локальное напряжение или примесь — станет заметен по изменению корреляционного узора. В будущем это позволит находить сбои в квантовых компьютерах без прямого вмешательства, анализируя лишь прошедшие через схему фотоны и сохраняя целостность работающего устройства.