Энтропийная неопределенность связывает принцип дополнительности с количеством неизвестной информации в квантовой системе, то есть, с тем, сколько мы можем знать о квантовой системе в данный отрезок времени. Предполагается, что квантовые системы всегда сохраняют некоторую степень неопределенности. Исследователи из Линчёпингского университета экспериментально доказали это теоретическое предположение и подтвердили, что дуализм действительно управляется энтропийной неопределенностью, пишет IE.

Ученые предположили, что фотоны в круговом движении с большей вероятностью раскроют информацию, чем в последующем осциллирующем движении вверх-вниз. Поэтому в ходе эксперимента они выстрелили кружащимися фотонами в интерферометр. Этот прибор делит пучок света на два потока, заставляя их двигаться разными путями, а затем соединяет.

Внутри интерферометра фотоны сначала прошли сквозь кристалл, который разделил пучок и направил два потока в разные стороны. Затем эти потоки отразились и пересекли друг друга в другом делителе пучка. В зависимости от того, как собран второй светоделитель, фотоны измеряются либо как волны, либо как частицы. Однако авторы исследования попытались обойти это ограничение и измерить дуальную природу фотонов.

«Особенностью этого эксперимента стало то, что исследователи смогли частично внедрить второй делитель пучка в траекторию света. Это позволяет измерить свет как волны, или как частицы, или как сочетание того и другого в одних и тех же экспериментальных условиях», — говорится в статье.

Однако фотоны оказались не так просты. Ученые смогли ясно увидеть поведение фотонов как волн и как частиц одновременно, но только отчасти. Чем точнее они пытались измерить что-то одно, тем менее четким становилось второе.

Эксперимент показал, что вне зависимости от приложенных усилий невозможно полностью наблюдать дуальную природу фотона в квантовой системе. Часть информации всегда останется скрытой. Это и есть основная идея энтропийной неопределенности.

Исследование не только демонстрирует связь между принципом дополнительности и количеством неизвестной информации, но и становится мостиком между квантовой теорией и теорией информации.

Новый, относительно простой эксперимент разработала команда физиков из Великобритании, Индии и Нидерландов. Он позволит установить, воздействует ли на гравитацию акт измерения.