Пустое пространство не так пусто, как кажется. Согласно квантовой теории, вакуум наполнен непрерывно рождающимися и исчезающими частицами. В 1976 году физик Билл Унру показал: если наблюдатель движется с ускорением, этот «квантовый бульон» превращается для него в настоящую тёплую ванну — эффект Унру. Но ускорения, доступные в лаборатории, слишком малы, чтобы заметить хоть малейшее повышение температуры. Прямых измерений нет до сих пор.
Новая работа предлагает обходной путь. Вместо того чтобы разгонять детектор в обычном пространстве, авторы используют «временной» вариант эффекта. Он связан с тем, как безмассовые поля запутываются между прошлым и будущим световыми конусами. Чтобы такой эффект проявился, нужен детектор, частота которого меняется по особому закону — так, как если бы он двигался в искривлённом времени. Реализовать это взялись на сверхпроводящей схеме — флюксониуме. Это крошечный контур из алюминия на кремниевой подложке, охлаждённый почти до абсолютного нуля. В нём естественно возникают два почти вырожденных основных состояния и одно возбуждённое, образуя Λ-систему (три уровня, где переходы разрешены между верхним и каждым из нижних, но не между нижними).
Управляя магнитным потоком через контур, частоту возбуждённого состояния меняют прямо по ходу эксперимента — в реальном времени, а не в ускоренном движении. За счёт этого детектор накапливает геометрическую фазу (сдвиг, зависящий только от пройденного пути в пространстве параметров, а не от скорости движения). Расчёты показывают, что за 530 наносекунд населённость основного состояния смещается примерно на 10%. Это в тысячу раз заметнее, чем могли бы дать прежние двухуровневые детекторы.
Такой скачок чувствительности — не просто техническая уловка. Он превращает эффект Унру из математического курьёза в нечто, что можно «пощупать» на столе. Если эксперимент удастся, это будет первый случай, когда фундаментальное свойство квантового вакуума проявилось в рукотворной схеме.
Эффект Унру — близкий родственник излучения Хокинга. В обоих случаях горизонт (ускорения или чёрной дыры) разделяет пространство так, что вакуумные флуктуации становятся реальными частицами.
В романе «Тау Ноль» Пола Андерсона звездолёт разгоняется так сильно, что экипаж видит, как реликтовое излучение сдвигается в видимый свет — это поэтичная иллюстрация того, как ускорение меняет восприятие вакуума.