Два жребия лежат в одной шляпе, и никто не знает, какой из них вытянет первая рука. В квантовой механике похожая неопределённость возникает, когда две частицы образуют запутанную пару: состояние каждой по отдельности не определено, но вместе они связаны так, что результат измерения одной мгновенно согласуется с результатом другой. Стандартная теория говорит, что при измерении суперпозиция случайно «схлопывается» в один из вариантов, но не объясняет, почему выпал именно он и как вторая частица узнаёт об этом без всякого сигнала.

Новая работа предлагает взглянуть на эту загадку иначе. Автор поднимает запутанное состояние в более широкое математическое пространство, где становятся видны все способы распределить между частицами скрытую фазу — своего рода «наклон» суперпозиции. Эти способы распадаются на два класса, которые в обычном описании неразличимы, но при разделении частиц дают противоположные исходы измерений. Если пара фотонов принадлежит первому классу, то измерение поляризации одного даст, скажем, горизонтальное направление, а другого — вертикальное; для второго класса исходы меняются местами.

Ключевая идея в том, что фаза случайно устанавливается при приготовлении пары или при её разделении, и именно она направляет коллапс волновой функции в каждой подсистеме. Последовательность исходов у одной частицы кажется случайной, потому что класс фазы выбран случайно, а корреляции между частицами возникают автоматически, поскольку фаза у них общая. Это объясняет и антикорреляции в синглетном состоянии Ψ−, и поведение трёхчастичного состояния GHZ, где при одних настройках поляризаторов все три фотона проходят, а при других — только половина троек.

Такой механизм не требует ни скрытых переменных, ни сверхсветовых сигналов: коллапс оказывается следствием интерференции внутри каждой частицы, направляемой общей фазой. Это сохраняет все предсказания квантовой механики и согласуется с нарушениями неравенств Белла, поскольку фаза не является классической локальной величиной. Остаётся открытым вопрос, когда именно фаза фиксируется — при приготовлении, при разделении или в момент измерения, и его можно проверить экспериментально, сравнивая скорости излучения разделённых и неразделённых возбуждённых атомов.

Если взглянуть на шляпу с жребиями ещё раз, теперь видно, что «случайность» вытягивания была предопределена невидимой пометкой, сделанной до того, как руки разошлись. Квантовая механика, возможно, устроена так же: исход измерения каждой частицы заранее задан общей фазой, но остаётся случайным для наблюдателя, пока он не заглянет в свою половину пары.