Гравитация в нашем мире — это искривлённое пространство-время. Так её описывает общая теория относительности Эйнштейна. Но что происходит с гравитацией на уровне атомов и частиц, где правит квантовая механика? Этот вопрос остаётся без ответа уже почти век.

Один из столпов эйнштейновской гравитации — принцип эквивалентности. Он говорит, что гравитация неотличима от ускорения. Его часть, локальная позиционная инвариантность, утверждает: результат любого локального эксперимента не зависит от того, где и когда он проводится. В классическом мире это работает. Но работает ли в квантовом?

Авторы новой работы предложили изящный тест. В их мысленном эксперименте пара квантовых часов (устройств, которые «тикают» с квантовой точностью) взаимодействует через гравитацию. Если принцип эквивалентности нарушается на квантовом уровне, часы запутываются — их состояния становятся неразрывно связанными. Это похоже на двух танцоров, которые начинают двигаться синхронно, даже не видя друг друга, только из-за того, что пол под ними по-разному прогибается.

Исследователи рассмотрели два варианта начального состояния часов. В первом случае запутанность возникает только при истинно квантовом нарушении принципа. Во втором — классическое нарушение проявится в частоте осцилляций запутанности. Такой подход превращает квантовые часы в детектор фундаментальных свойств гравитации.