Фотон показал, как он стал и волной, и частицей

Физики с давних пор рассматривали свет то как волну, то как частицу. В свое время этот вопрос вызывал множество споров. Квантовая механика, самая точная научная теория из когда-либо существовавших, положила этим спорам конец, доказав, что свет является и волной, и частицей. Однако до сих пор не удавалось наблюдать, как фотон демонстрирует оба типа поведения одновременно. Какое поведение ему присуще, зависело исключительно от самого эксперимента и измерительных устройств. Это удивительное поведение экспериментально изучалось несколько лет с использованием оборудования, которое можно было переключать между измерениями волн и частиц.

Команда физиков из Университета Бристоля представили в своем отчете в журнале Science совершенно новую демонстрацию корпускулярно-волнового дуализма фотонов. Они разработали новый тип измерительной аппаратуры, которая может измерять в одно и то же время как волновое поведение света, так и частицеподобное. Это новое устройство работает благодаря другому квантовому эффекту - квантовой нелокальности. Она, как и корпускулярно-волновой дуализм, весьма неочевидна на неискушенный взгляд, ведь частица может находиться одновременно в нескольких сколь угодно далеких точках пространства и при этом существовать как единое целое.

Научный сотрудник Центра квантовой фотоники, д-р Перуццо, говорит: "Измерительная аппаратура обнаружила сильную нелокальность, которая подтвердила, что фотон вел себя как волна и как частица одновременно. Это является опровержением существующей модели, в которой фотон является либо волной, либо частицей, но не тем и другим вместе".

Для проведения исследования ученые использовали квантовый фотонный чип, созданный в Бристоле по новейшим технологиям. Чип можно реконфигурировать и управлять им для реализации различных схем. На сегодняшний день эта технология - один из ведущих подходов к созданию квантового компьютера, и в будущем поможет исследовать множество неизвестных аспектов квантовых явлений.