Два маятника висят в вакуумной камере, и один из них передаёт другому невидимый сигнал. Так выглядит замысел нового теста: заставить гравитацию сыграть роль квантового телепортатора и посмотреть, справится ли она с задачей лучше, чем позволено классической физике.
Идея проста: если два грузика колеблются достаточно медленно и находятся близко друг к другу, их взаимное притяжение начинает обменивать кванты колебаний. Математически это похоже на два сообщающихся сосуда: жидкость перетекает из одного в другой, пока уровни не сравняются. Только здесь перетекает не вода, а квантовое состояние. Через время, которое зависит от масс, расстояния и частоты, состояния полностью меняются местами.
Но что, если гравитация на самом деле классическая, а мы просто не видим скрытых механизмов? Чтобы это проверить, автор предлагает игру в имитацию. Один участник, Алиса, случайно выбирает состояние из набора и отправляет его через гравитационный канал. Второй участник, Боб, готовит своё устройство в «пустом» состоянии. Третий, Чарли, измеряет, насколько точно состояние пришло. Если гравитация классическая, она может использовать только локальные операции и классическую коммуникацию — то есть пересылать обычные биты, а не квантовые состояния. Для такого случая вычислена максимально возможная точность: она равна (1+λ)/(2+λ), где λ — параметр, задающий ширину набора состояний. В пределе, когда набор очень узкий, этот предел стремится к 1/2.
Это значит, что квантовая гравитация дала бы точность 1, а классическая не может подняться выше 1/2. Разница огромна. И её можно измерить в лаборатории уже в ближайшие годы, потому что техника охлаждения механических осцилляторов до основного состояния быстро развивается.
Игра в имитацию открывает дорогу к целой иерархии тестов. Можно ослаблять ограничения, допуская более общие классические каналы, или ужесточать их, проверяя конкретные полуклассические теории. Вместо одного ответа «да или нет» мы получаем количественную меру того, насколько гравитация отклоняется от классического поведения. Два маятника в вакуумной камере могут стать судьями в споре, который длится уже столетие.
Опрос на конференции «Black Holes Inside and Out» в Копенгагене летом 2024 года показал, что 67% физиков верят в квантовую природу гравитации, но 9% считают её классической, а 24% не имеют мнения. В статье приводится ответ ChatGPT на вопрос «Квантова ли гравитация?»: «Короткий ответ: мы сильно подозреваем, что гравитация квантова, но пока не доказали это окончательно».