Свет огибает массивные тела — это известно со времён Эйнштейна. Но что, если само притяжение — не плавная ткань пространства, а поток крошечных частиц-переносчиков? Тогда луч, проходя мимо частицы, должен не просто изгибаться, а вступать с ней в особые квантовые отношения.
Эти отношения называют запутанностью. Два рояля в разных комнатах: нажали клавишу на одном — и струна на втором отозвалась мгновенно, без всяких проводов. Примерно так же спин частицы и поляризация фотона становятся единым целым, если между ними действует квантовая гравитация. Авторы работы придумали, как надёжно зарегистрировать такую связь. Они предлагают измерять параметры Стокса — что-то вроде «отпечатков пальцев» световой волны, которые рассказывают, как именно она колеблется.
Чтобы увидеть слабый сигнал, фотон смешивают с опорным лучом — как если бы тихий голос усилили, направив в один микрофон с громким камертоном. Меняя фазу этого камертона, можно вытащить из шума даже едва заметные квантовые корреляции. Расчёты показывают: для неидеально запутанного состояния, рождённого гравитацией, предложенный критерий даёт значение минус 0,052. Это как отрицательный баланс на счёте, который прямо говорит: «Да, здесь есть неклассическая связь».
Критерий работает, когда перекрытие двух состояний фотона лежит в диапазоне от 0,71 до 1. Если эксперимент подтвердит такие цифры, это станет первым лабораторным доказательством того, что гравитация подчиняется законам квантового мира.
Параметры Стокса, которые используют для детектирования, придумали ещё в XIX веке для описания обычного света. Теперь они могут помочь открыть квантовую гравитацию.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми гравитация и квантовая информация сплетены в технологию, позволяющую управлять пространством-временем.