Парадокс ЭПР — вызов квантовой механике
В 1935 году Альберт Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен опубликовали статью, бросившую вызов квантовой механике. Их аргумент вошёл в историю как парадокс ЭПР. Эйнштейн не верил, что квантовая механика полна: в ней что-то должно быть упущено. Спор о природе квантовой реальности привёл к одному из самых захватывающих экспериментов в истории науки.
Суть аргумента ЭПР
Представим два запутанных фотона, разлетевшихся в разные стороны. По квантовой механике, спин каждого не определён до измерения. Но если измерить спин первого и получить «вверх» — спин второго мгновенно станет «вниз», сколь угодно далеко тот ни находился.
Эйнштейн считал это абсурдом — «призрачное действие на расстоянии». Либо квантовая механика неполна (существуют «скрытые переменные», заранее определяющие результат), либо нарушается принцип локальности (сигнал должен распространяться не быстрее света).
Неравенства Белла
В 1964 году Джон Белл вывел математическое неравенство, проверяемое экспериментально. Если мир локален и реалистичен (скрытые переменные существуют), корреляции между запутанными частицами не могут превышать определённого предела. Если квантовая механика права — этот предел нарушается.
Экспериментальная проверка
Серия экспериментов, начатая Аленом Аспе в 1980-х и продолженная до наших дней, однозначно показала: неравенства Белла нарушаются. Квантовая механика права. Скрытые переменные (в том смысле, в каком их представлял Эйнштейн) не существуют. Мир квантовомеханически нелокален.
Но это не нарушает специальной теории относительности: запутанность не позволяет передавать информацию быстрее света. Корреляции возникают, но ни один из наблюдателей не может управлять результатом своего измерения.
Практическое применение
Квантовая запутанность — ресурс квантовых технологий: квантовая криптография (абсолютно безопасная передача ключей), квантовая телепортация (передача квантового состояния), квантовые вычисления. Нобелевская премия 2022 года присуждена Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру именно за эксперименты с запутанностью.