Команда физиков из Университетского колледжа Лондона предложила эксперимент, который может установить, воздействует или нет на квантовое состояние массивной частицы измерение ее массы. По законам квантовой механики, акт измерения должен оказывать воздействие. Общая идея выглядит так: фотон, проходя через интерферометр, делит свою волновую функцию на две дорожки. Обе равно взаимодействуют с массой в делокализованном состоянии суперпозиции. Когда дорожки снова соединяются, исходящий фотон всегда возникает из одного и того же отверстия интерферометра. Но если позиция массы детектируется при помощи другой массы, суперпозиция коллапсирует, волновая функция фотона больше не взаимодействует равным образом с массой вдоль каждой дорожки, и фотон может появляться из другого отверстия.

В теории этот эксперимент выглядит простым, но на практике чересчур сложным из-за требования довольно существенной массы, слишком большой для квантового состояния суперпозиции. Решение, которое предложила команда физиков под руководством Сугато Бозе, заключается в использовании алмазного кристалла с азот-замещенной вакансией, содержащей квантовый спин. В начале эксперимента микроволновой импульс приводит спин в суперпозицию. Затем кристалл проходит сквозь интерферометр Штерна — Герлаха, в котором подвергается градиенту магнитного поля.

Под действием градиента по направлению спинов в кристалле можно будет понять, находятся ли они в суперпозиции или нет. Затем спины можно инвертировать при помощи другого импульса. Тогда произойдет рекомбинация, которая не даст ученым информации о выбранном пути движения. Однако если второй интерферометр поставить достаточно близко, чтобы он мог зафиксировать гравитационное поле, суперпозиция коллапсирует. Это позволит получить информацию о движении расщепленного фотона и повлияет на результат, который получит первый интерферометр.

В 2017 году эта команда ученых уже предлагала похожий эксперимент, но на этот раз значительно упростила условия проведения, сообщает Physics World.

Команда ученых под руководством физика-теоретика Игоря Пиковски описала эксперимент по обнаружению гипотетических элементарных частиц гравитонов, квантов гравитационного поля. Провести его можно будет уже в ближайшем будущем благодаря квантовым технологиям.