Два маятника без общей верёвки: квантовые корреляции сильнее запутанности

Оригинал: "Einstein-Podolsky-Rosen correlations between mechanical oscillators revealed through SU(1,1) interferometry"
arXiv:2606.18202 · 2026-06-16 · CC BY 4.0 · 2 мин
Два кусочка кристалла массой с крупинку соли показали связь, которую не объяснить никакими общими толчками.

Два маятника качаются в такт, хотя между ними нет ни одной общей верёвки. Один отклоняется влево, второй в тот же миг уходит вправо, и так раз за разом, без единого касания. В квантовом мире такую согласованность называют корреляцией Эйнштейна–Подольского–Розена, или EPR steering. Она сильнее обычной запутанности: измерение первого объекта мгновенно задаёт состояние второго, даже если они разнесены.

В лаборатории Цюриха роль маятников исполнили два резонатора на объёмных акустических волнах, каждый размером с песчинку и массой около 16 микрограммов, то есть примерно $10^{17}$ атомов. Их соединили не верёвкой, а сверхпроводящим кубитом. Два микроволновых тона, частоты которых в сумме совпадают с частотами обоих резонаторов, заставили кубит работать как общий метроном: он не толкает маятники по очереди, а сразу создаёт парные квантовые возбуждения в обоих.

Парные возбуждения — это как если бы два маятника получали толчок одновременно, но не от одной руки, а от одного правила: энергия делится между ними так, что сумма всегда известна, а доля каждого остаётся неопределённой.

Чтобы измерить корреляции, физики собрали интерферометр SU(1,1). Вместо зеркал и светоделителей там стоят параметрические усилители: первый готовит состояние, второй считывает его с фазовым сдвигом. Такой прибор чувствует не просто совпадение движений, а именно квантовую связь, которая нарушает классические неравенства. Измеренный критерий опустился до 0,90, тогда как всё, что выше 1, ещё можно списать на обычную физику. Достоверность результата составила 99% для одного направления и 98% для другого.

Раньше подобные корреляции наблюдали только в микроскопических системах вроде фотонов или ионов. Здесь же впервые два макроскопических куска кристалла показали, что их движения связаны сильнее, чем допускает любая классическая модель с общими толчками. Это не просто лабораторный курьёз: такая связь может служить ресурсом для квантовой телепортации механических состояний, когда колебания одного резонатора переносятся на другой без физического контакта.

Два маятника в Цюрихе качаются в такт, и теперь мы знаем: их согласованность рождается не из общей верёвки, а из общего квантового правила. Осталось научиться пользоваться этой верёвкой, которой нет, для передачи движения на расстояние.

Масса каждого осциллятора 16 микрограммов сравнима с массой крупинки соли, а корреляции между ними сильнее, чем допускает любая классическая модель.

Идея квантовой запутанности макроскопических объектов обыгрывается в романе Теда Чана «История твоей жизни», где нелинейное восприятие времени связано с квантовой нелокальностью.

Учёные
Satyendra Nath BoseAlbert Einstein
Понятия
эффекты квантовой гравитации связь бозон молекулярная интерферометрия жуткое действие на расстоянии спин-орбитальная связь кот Шрёдингера квантовая оптомеханика глюон статистика Бозе — Эйнштейна