Ответ на запутанный вопрос
Нобелевскую премию по физике 2022 года присудили Алену Аспе из Франции, Джону Клаузеру из США и Антону Цайлингеру из Австрии. Они удостоены награды «за эксперименты с запутанными фотонами, установление нарушения неравенств Белла и новаторство в квантовой информатике».
Читая этот текст с экрана, вы проводите эксперимент по проверке законов квантовой механики. Поскольку именно на этих законах основана работа микроэлектроники и оптоволоконных линий. Не так много теорий было проверено столь же массово и дотошно!
Безумный квантовый мир
Но какой бы успешной ни была квантовая физика, она остро конфликтует с нашей интуицией, взращенной в доисторических саваннах. Объясним это на примере местоположения элементарной частицы. Частица, предоставленная самой себе, не имеет определенных координат. Она как бы размазана по пространству. Но когда частица взаимодействует с макроскопическим телом (например, измерительным прибором), она локализуется в случайной точке. Правда, «в случайной» — не значит «в какой угодно с одинаковой вероятностью». Вероятность обнаружить частицу разная в разных точках. На предсказании этих вероятностей и строятся квантовые технологии.
Трудно уместить в голове мысль, что физическая величина не имеет определенного значения до того, как ее измерили. Неудивительно, что некоторые физики работали над более удобоваримыми для нашей интуиции версиями квантовой механики. Одна из них — теория скрытых параметров. Она утверждает, что квантовая случайность возникает лишь потому, что мы знаем не все параметры частицы. Ведь и результат падения монеты «случаен» только потому, что мы не удосужились выяснить все нужные характеристики монеты и броска.
До 1960-х годов казалось, что теория скрытых параметров всегда предсказывает ровно те же результаты экспериментов, что и обычная квантовая механика. В связи с этим большинство физиков относилось к ней как к архитектурному излишеству. Все изменилось в 1964 году благодаря Джону Беллу. Предложенный им эксперимент с запутанными фотонами позволяет различить две версии квантовой механики, по крайней мере в принципе.