В своем исследовании ученые из Технического института Стивенса впервые доказали, что степень неквантового запутывания световой волны находится в прямом и дополнительном отношении к степени ее поляризации. Когда один параметр увеличивается, другой уменьшается, что позволяет понять уровень запутанности напрямую по поляризации, и наоборот. Это означает, что трудно измеримые оптические свойства, такие как амплитуды, фазы и корреляции, можно вывести из чего-то намного менее сложного: интенсивности света.

«Более ста лет нам известно, что свет ведет себя то как волна, то как частица, но примирить эти две точки зрения оказалось крайне сложно, — сказал Цянь Сяофэн, руководитель исследовательской группы. — Наша работа не решила эту проблему — но показала, что есть глубокие связи между идеями волны и частицы не только на квантовом уровне, но и на уровне классических световых волн и систем точечной массы».

Команда Цяня применила теорему Гюйгенса из его книги о маятниках 1673 года. Она описывает, как энергия, необходимая для вращения объекта, меняется в зависимости от его массы и осей вращения. Оказывается, пишет Phys.org, она хорошо объясняет и то, как работает свет.

Теорема описывает отношения масс к вращающему моменту, и чтобы приспособить ее к свету, лишенному массы, ученые интерпретировали интенсивность света как эквивалент массы физического объекта, а затем нанесли эти измерения на координатную систему, которую можно объяснить при помощи теоремы Гюйгенса.

«Фактически, мы нашли способ перевода оптической системы так, чтобы визуализировать ее как механическую систему, а затем описать при помощи хорошо известных физических уравнений», — пояснил Цянь.

В практическом применении открытие позволяет производить измерения труднодоступных свойств оптических — или даже квантовых — систем через интенсивность света. А также открывает возможность использования механических систем для моделирования и лучшего понимания странных и сложных поведений квантово-волновых систем.

В 1956 году физик-теоретик Дэвид Пайнс предсказал, что электроны в твердых телах могут вести себя странным образом: формировать частицу без массы, с нейтральным зарядом и не взаимодействующую со светом. Он назвал их «демонами» и считал, что они играют важную роль в поведении металлов. Недавно ученые обнаружили эти частицы.