Дослідницька група успішно встановила стан квантової заплутаності між окремим фотонним пучком та скляною кулькою мікроскопічних розмірів. Цей експеримент демонструє механізм, за якого властивості двох фізично відокремлених об’єктів стають взаємозалежними, незважаючи на їхню різну природу. Квантова заплутаність передбачає виникнення кореляцій у поведінці частинок, які неможливо пояснити класичною фізикою. У даному випадку вчені використовували світло як інструмент для впливу на механічний стан твердого об’єкта, що має масу, значно більшу за масу окремих фотонів.
Квантова заплутаність визначається як стан, у якому об’єкти стають єдиною системою, де вимірювання характеристик одного елемента миттєво визначає стан іншого. Це явище не є містичним, проте воно суперечить інтуїтивному сприйняттю повсякденних взаємодій. Аналогія з ліктем, де передпліччя та плече механічно з’єднані, лише частково відображає суть процесу. У випадку з квантовими системами з’єднання не є фізичним контактом, а виникає як математична кореляція, що проявляється виключно в результатах деструктивних вимірювань, проведених після взаємодії частинок.
Фотони, що використовуються в експериментах, часто сприймаються як окремі об’єкти, проте в квантовій механіці вони здатні утворювати єдиний стан. Дослідники виявили, що об’єкти можуть бути корельованими за одними параметрами, наприклад енергією, залишаючись незалежними за іншими, як-от поляризація. Складність полягає в тому, що ці зв’язки існують лише у площині квантових ймовірностей. Спостереження таких взаємодій вимагає застосування методів, що руйнують початковий стан системи, роблячи неможливим безпосереднє спостереження зв’язку без втручання в результати вимірювального процесу.
У ході експерименту скляна кулька, що має діаметр у кілька мікрометрів, була переведена у стан, який дозволив їй вступити у взаємодію зі світловим полем. Фізики застосували методи лазерного охолодження та оптичного пастки, щоб мінімізувати тепловий рух об’єкта, вага якого становить приблизно 1,0 нанограм. Подібне маніпулювання твердими об’єктами за допомогою світла дозволяє переносити квантові властивості фотонів на макроскопічні структури, розширюючи межі застосування квантових ефектів у лабораторних умовах для фундаментальних досліджень природи реальності.
Результати цього дослідження підтверджують, що квантові кореляції не обмежуються виключно елементарними частинками. Здатність заплутувати фотони зі скляною кулькою свідчить про універсальність квантових законів незалежно від маси або фізичного стану системи. У майбутньому це може сприяти створенню чутливих сенсорів або нових систем передачі даних, які базуються на принципах квантової механіки. Даний експеримент є кроком до розуміння того, як саме макроскопічний світ переходить у квантовий режим і які обмеження існують для збереження таких станів.
