Знаменитый эксперимент с двумя щелями подтверждается даже в самых простых квантовых условиях.

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) провели идеализированную версию одного из самых известных экспериментов в квантовой физике. Их результаты с атомной точностью демонстрируют двойственную и неуловимую природу света. Кроме того, они подтверждают, что Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) ошибался в этом конкретном квантовом сценарии.

Речь идет о двухщелевом эксперименте, который впервые был проведен в 1801 году британским ученым Томасом Янгом (Thomas Young) для демонстрации волнового поведения света. Сегодня, с развитием квантовой механики, двухщелевой эксперимент известен как удивительно простое доказательство ошеломляющей реальности: свет существует одновременно как частица и как волна. Еще более странно то, что эту двойственность нельзя наблюдать одновременно. Обнаружение света в форме частиц мгновенно скрывает его волновые свойства, и наоборот.

Теперь физики из MIT провели наиболее "идеализированную" версию двухщелевого эксперимента на сегодняшний день. Их версия сводит эксперимент к его квантовым основам. Они использовали отдельные атомы в качестве щелей и слабые пучки света, так что каждый атом рассеивал максимум один фотон. Подготавливая атомы в различных квантовых состояниях, они смогли изменить информацию, которую атомы получали о траектории фотонов. Исследователи таким образом подтвердили предсказания квантовой теории: чем больше информации получалось о траектории (т.е. о корпускулярной природе) света, тем меньше была видимость интерференционной картины. Они продемонстрировали, в чем ошибался Эйнштейн. Каждый раз, когда атом "возмущается" проходящим фотоном, волновые интерференции ослабевают.

“Эйнштейн и Бор (Niels Bohr) никогда не думали, что это возможно – провести такой эксперимент с отдельными атомами и отдельными фотонами”, – говорит Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle), профессор физики имени Джона Д. МакАртура и руководитель команды MIT. “То, что мы сделали, – это идеализированный мысленный эксперимент (Gedanken experiment)”. Их результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.