Физики из Венского центра квантовой науки провели эксперимент, который показал: в квантовых системах события могут происходить без фиксированного порядка. Результаты опубликовал журнал PRX Quantum.

Как устроен эксперимент

В классической физике каждое событие связано с причиной, которая предшествует ему во времени. Новая работа показывает другую картину на уровне микромира. Исследователи проверили принцип неопределённого причинного порядка — ситуацию, при которой последовательность событий не закреплена.

Учёные использовали установку с так называемым квантовым переключателем. В ней один фотон проходит через разделитель лучей и оказывается сразу на двух путях. На одном пути сначала происходит событие A, затем B. На другом — наоборот: сначала B, потом A. Поскольку фотон движется по обоим маршрутам одновременно, порядок событий тоже оказывается в суперпозиции.

После этого пути объединяются, и возникает интерференция между двумя вариантами последовательности.

Читайте также
Исследование: жидкости могут ломаться как твердые тела

Что показали измерения

Команда измерила поляризацию фотона при разных условиях. Этот параметр зависит от маршрута внутри установки. Если бы существовал скрытый фактор, который задаёт чёткий порядок событий, уровень корреляции между измерениями оставался бы низким.

Эксперимент дал другой результат. Учёные зафиксировали более сильные корреляции, чем допускают модели с фиксированной последовательностью. Значения превысили границы, установленные классическими теориями. Это означает, что объяснить наблюдения через скрытые переменные с определённым порядком нельзя.

Что это меняет

Авторы работы считают, что полученные данные подтверждают: в квантовой физике причинно-следственные связи могут существовать без жёсткой временной структуры.

Оборудование пока требует доработки, в том числе для повышения точности детектирования фотонов. Однако дальнейшие эксперименты могут изменить представления о фундаментальных законах, которые определяют связь между причиной и следствием.