Два танцора на одной сцене повторяют движения друг друга, даже когда их разделяет занавес. В квантовом мире такие пары называют запутанными, и физики уже полвека проверяют, насколько далеко простирается эта связь. До сих пор все тесты с массивными частицами касались их внутренних свойств, например спина, но не самого движения. А ведь именно движение определяет, как материя распространяется в пространстве и реагирует на гравитацию.
Теперь австралийские физики заставили танцевать сами импульсы атомов. Они охладили облако гелия до состояния бозе-эйнштейновского конденсата, где атомы ведут себя как одна волна, а затем короткий лазерный импульс расщепил эту волну на три части. При столкновении частей рождались пары атомов, разлетавшиеся в противоположные стороны, как два танцора, получившие общий импульс от одного толчка. Их импульсы оказались запутаны: зная направление одного, можно было предсказать направление другого.
После расщепления пары проходили через интерферометр, который сводил их пути вместе, как два луча света в классическом опыте. Детектор на микроканальных пластинах восстанавливал трёхмерные импульсы атомов, позволяя измерить корреляции. Результат оказался несовместим с любым заранее заданным сценарием: параметр CHSH достиг 2.52 ± 0.17, превысив классический предел 2 примерно на три стандартных отклонения.
Это означает, что связь между импульсами атомов не объясняется общим прошлым или скрытыми инструкциями. Танцоры действительно чувствуют друг друга через пустоту, и их движения скоррелированы сильнее, чем допускает любой локальный реализм. Впервые нелокальность доказана для внешних степеней свободы массивных частиц, то есть для самого их движения в пространстве.
Практическая польза пока неочевидна, но платформа открывает путь к квантовым датчикам и тестам квантовой гравитации. Возможно, однажды такие эксперименты помогут понять, как квантовая механика уживается с искривлённым пространством-временем. А пока два атома гелия, разлетевшиеся в разные стороны, продолжают свой безмолвный танец, подтверждая: квантовый мир не признаёт границ.
Детектор находился на 848 мм ниже ловушки, и атомы падали на него около 0.416 секунды, а их скорость в момент регистрации достигала примерно 65 мм/с.