Японские физики доказали способность фотонов находиться в нескольких местах одновременно

Команда ученых из Университета Хиросимы под руководством профессора Хольгера Хофмана представила инновационную методику фиксации пространственного распределения фотонов, исключающую искажение их волновой траектории.

Свет проявляет корпускулярно-волновой дуализм: фотоны ведут себя как волны, однако при детектировании обнаруживаются в конкретной точке. Классическая квантовая механика оперирует понятием суперпозиции, но оставляет без ответа вопрос о реальном физическом положении частицы до акта наблюдения.

В основу эксперимента лег двухлучевой интерферометр с применением усовершенствованной технологии «слабых измерений». На различных участках пути фотону сообщали незначительные вращательные импульсы противоположных знаков. Несмотря на то что суммарный средний угол оставался нулевым, детальный анализ квантовых переходов в ортогональные состояния поляризации позволил вычислить плотность распределения частиц между каналами.

Визуализация: Kling

Полученные данные свидетельствуют о делокализации фотона: до момента фиксации он физически присутствует в обоих плечах интерферометра одновременно. Это исследование стало экспериментальной верификацией гипотезы о распределенном состоянии частиц, которая прежде считалась сугубо теоретической.

Данный прорыв открывает новые перспективы для проектирования сверхчувствительных датчиков, включая системы GPS, атомные хронометры и узлы космической связи. Использование эффекта суперпозиции в квантовых технологиях позволяет значительно повысить точность фазовых измерений.

Кроме того, работа затрагивает фундаментальные основы мироздания. Если на микроуровне объекты пребывают в распределенных состояниях до внешнего вмешательства, это трансформирует наше понимание объективной реальности. Стабильность макромира обусловлена непрерывным взаимодействием материи с окружением, в то время как квантовая реальность опирается на фундаментальный принцип неопределенности.

Источник: iXBT