На исторической конференции 1927 года в Брюсселе Альберт Эйнштейн представил модифицированную версию двухщелевого эксперимента, который должен был опровергнуть точку зрения Нильса Бора о том, что траектория частицы и ее волновая интерференционная картина не получится наблюдать одновременно. Бор считал, что это не техническое ограничение, а фундаментальное правило природы. Эйнштейн был не согласен. Он утверждал, что траекторию фотона можно определить, не разрушая интерференционную картину его волн.

Почти 100 лет спустя группа физиков из Китайского научно-технического университета обнаружила, что природа встала на сторону Бора. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи подтвердили мысль Бора о том, что оба свойства частицы наблюдать одновременно невозможно, и этот принцип очерчивает границы человеческого знания.

Рецензенты назвали эксперимент «значительным вкладом в основы квантовой механики», назвав его «прекрасным» и «хрестоматийным воплощением мысленного эксперимента вековой давности», сообщает SCMP.

Классический опыт с двумя щелями показывает, что частицы света могут вести себя одновременно как частицы и как волны. Мысленный эксперимент Эйнштейна вводил в установку подвижный сверхлегкий объект, который мог регистрировать крошечный импульс фотона и определять, какую щель он использовал. В 1927 году не существовало детекторов, обладающих достаточной чувствительностью, чтобы измерить этот импульс. Через сто лет ситуация изменилась.

Группа Пань Цзяньвэя воспроизвела мысленный опыт Эйнштейна, поймав один атом рубидия в лазерный луч и охладив его почти до абсолютного нуля. Этот одинокий атом фактически стал выполнять роль подвижной щели. Когда луч удерживал атом слабо, тот колебался ровно настолько, чтобы выдать траекторию фотона. Но интерференционная картина исчезала. Если же удерживали плотно, колебание исчезало, и траектория фотона становилась неизвестной, а интерференция возвращалась, точно как предсказывал Бор.

Результатом эксперимента китайских физиков стало появление одной из самых чистых испытательных моделей для изучения тончайших аспектов квантовой теории.

Управление отдельным атомом дает физикам редкую возможность изучать то, как квантовые системы теряют когерентность или становятся запутанными с окружающей средой. В потенциале установка способна исследовать и другие, менее изученные аспекты квантовой механики, включая взаимовлияние запутанности и декогеренции.

Понимание того, как деградируют квантовые состояния, должно помочь в разработке более стабильных кубитов, создании сверхточных датчиков и совершенствовании сетей квантовой связи.

Нильс Бор говорил, что истина бывает тривиальной и глубокой, и противоположностью глубокой истины является другая глубокая истина. Примером этого может служить проблема света, который ведет себя и как волна, и как частица. То же самое происходит во многих областях знания, не только в физике. Авторы недавнего исследования утверждают, что это не просто языковой парадокс, а особенность структуры реальности, которую можно распространить и на модели ИИ.