Концепция гравитационно-индуцированной запутанности гласит — если гравитация имеет квантовую природу, между двумя объектами посредством гравитационного воздействия может возникать квантовая запутанность. Однако зарегистрировать этот эффект чрезвычайно сложно, поскольку в малых масштабах гравитация чрезвычайно слаба.

Один из подходов — перевести относительно большие объекты в квантовый режим, охлаждая их до основного состояния, в котором тепловые флуктуации сведены к минимуму. Квантовое сжатие уменьшает неопределенность одного свойства (например, импульса) ценой увеличения неопределенности другого (положения), согласно принципу Гейзенберга.

Применив этот подход, исследовательская группа предложила метод повышения гравитационно-индуцированной запутанности путем создания сжатого по импульсу состояния в движущихся зеркалах. В таком состоянии импульс зеркала становится очень точным, а положение более размытым. В результате зеркало существует на большом участке пространства в квантовой суперпозиции, пишет Mirage.

«Мы продемонстрировали, что использование этого состояния сжатого импульса значительно расширяет квантовую суперпозицию положения зеркала, тем самым значительно усиливая сигнал квантовой запутанности, генерируемый гравитацией. Это представляет собой новую стратегию, которая будет полезна для будущих экспериментов по проверке квантовой природы гравитации», — сказал Ямамото Кацухиро из Университета Кюсю, руководитель команды.

Команда достигла такого состояния в оптомеханической полости. Непрерывно измеряя выходящий свет и фильтруя сигнал для уменьшения теплового шума путем оптической квантовой фильтрации, исследователи показали, что при подходящих условиях действительно возникает сжатое по импульсу состояние.

Хотя работа остается теоретической, технические условия для создания сжатого по импульсу состояния уже существуют, особенно в средах со сверхнизкими температурами, высоким вакуумом или в космосе. Если будущие эксперименты обнаружат гравитационно-индуцированную запутанность, это будет прямым доказательством того, что гравитация подчиняется квантовым законам.

Годами исследователи предлагали эксперименты, чтобы проверить, может ли гравитация порождать феномен квантовой запутанности. Недавно два физика-теоретика усложнили ситуацию, выдвинув парадоксальное предположение: гравитация может оказывать квантовое воздействие, не будучи сама по себе квантовой теорией.