Нелокалните корелации, които дефинират квантовото заплитане, биха могли да бъдат съвместими с теорията на относителността на Айнщайн, ако пространствено-времевият континуум включваше две времеви измерения. Това предполага нова теоретична работа, която разширява нелокалните скрити променливи в квантовото заплитане и предлага възможен експериментален тест.
Марко Петини, теоретичен физик в Университета Екс-Марсилия във Франция, споделя, че идеята се е зародила по време на разговори с математическия физик Роджър Пенроуз – носител на Нобелова награда за физика през 2020 г. за показване, че общата теория на относителността предсказва съществуването на черни дупки. „Той ми каза, че от негова гледна точка, квантовото заплитане е най-голямата мистерия във физиката“, казва Петини. Тази загадка е обобщена чрез неравенството на Бел, формулирано през 60-те години от ирландския физик Джон Бел.
Прозрението на Бел било вдъхновено от парадокса на Айнщайн–Подолски–Розен от 1935 г. — мисловен експеримент, при който заплетени частици се изпращат към пространствено разделени наблюдатели, наречени Алиса и Боб. Те измерват едно и също свойство на частиците. Тъй като те се намират в суперпозиции, резултатът не е определен предварително. Но в момента, в който Алиса направи измерването си, суперпозицията „колапсира“ и резултатът на Боб вече е фиксиран.
Скептицизъм към квантовата неопределеност
Скептик на квантовата неопределеност би могъл да предположи, че частиците винаги са съдържали някакви „скрити променливи“ и че измерването на Алиса просто разкрива вече определено състояние. Но ако наблюдателите са толкова отдалечени, че информацията за тези скрити променливи би трябвало да се предава по-бързо от светлината, тогава това противоречи на относителността. Бел извежда неравенство, което показва до каква степен могат да бъдат корелирани измерванията, ако скритите променливи са локални — а квантовата механика нарушава това неравенство.
Алтернатива, разглеждана от Дейвид Бом, неговия ученик Джефри Бъб, както и самия Бел, е нелокалната скрита променлива. При този модел частицата и скритата променлива са част от суперпозиция, описвана от вълнова функция. Когато Алиса извършва измерването си, суперпозицията колапсира, а стойността на Боб се корелира. Дълго време се смяташе, че този колапс може да се разпространи по-бързо от светлината, без да предава информация — и така да не нарушава специалната теория на относителността. Но през 2012 г. изследователи показват, че всеки финитно-бърз процес на колапс ще позволи свръхсветлинна комуникация.
„Срещал съм се с Роджър Пенроуз няколко пъти и го попитах: ‘А защо да не използваме допълнително времево измерение?’“, спомня си Петини. Така частиците биха могли да имат петизмерна вълнова функция (три пространствени и две времеви), като колапсът се разпространява по допълнителната времева ос — което го прави привидно мигновен. Пенроуз е изразил опасения, че това би отворило вратата за пътуване във времето и възможността човек да се върне и да убие предците си, нарушавайки причинността. Но Петини твърди, че наскоро открил в литературата публикация, която предлага модификация на метриката на пространствено-времевия континуум така, че масивните частици да са ограничени и неспособни да взаимодействат с допълнителното време — „а тъй като ние сме съставени от масивни частици, не го забелязваме.“
„Играчка“-модел за експеримент
Петини вярва, че идеята може да се тества експериментално. В нова публикация той предлага хипотетичен експеримент, който нарича „toy model“. В него два източника едновременно излъчват по двойки заплетени, поляризирани фотони. Фотоните от единия източник се събират от Алиса и Боб, а от другия – от Ева и Том, като всички използват еднакви детектори. Алиса и Ева сравняват поляризациите. По принцип, квантовата механика предвижда заплитане само между двойките (Алиса–Боб и Ева–Том), но не и между фотоните на Алиса и Ева.
Петини предполага обаче, че ако Алиса и Ева са разположени много близо една до друга и до източниците, комуникацията чрез допълнителното времево измерение, когато вълновата функция на Алиса се колапсира и влияе на Боб, или на Ева–Том, може да предаде ефект и върху фотоните на Алиса и Ева. Това би могло да доведе до интерференция и до нарушение на неравенството на Бел. „Те ще си влияят така, сякаш са заплетени“, казва Петини. „Това би било неопровержимо доказателство.“
Скептицизъм и критика
Бъб, сега почетен професор в Университета на Мериленд, е скептичен: „Интригуван съм, че [Петини] използва моята стара работа със Бом, но честно казано не мисля, че тази идея ще стигне далеч. Вече не виждам колапса на вълновата функция като реален динамичен процес и не усещам нужда да търся причинно обяснение на заплитането.“ Според него предположението, че допълнително времево измерение може да позволи прехвърляне на заплитане между иначе независими фотони, е твърде голям скок. „Лично аз не бих заложил на това“, заключава той.
Източник: https://physicsworld.com
