На пути к тестированию квантового поведения гравитации: оптическое квантовое моделирование

В ходе разработки на стыке квантовой механики и общей теории относительности исследователи добились больших успехов в разгадке тайн квантовой гравитации. Эта работа проливает новый свет на будущие эксперименты, которые обещают решить одну из фундаментальных загадок современной физики: примирить теорию гравитации Эйнштейна с принципами квантовой механики.

Давняя задача объединения этих двух столпов физики озадачивала учёных на протяжении десятилетий, породив различные теоретические концепции, такие как теория струн и петлевая квантовая гравитация. Однако без экспериментальной проверки эти теории остаются спекулятивными.

Как проверить квантовую природу гравитации? За последнее десятилетие были предложены конкретные способы исследования квантового поведения гравитационного поля, основанные на концепции «гравитационно-опосредованной запутанности».

в исследовании опубликовано в Ассоциация передовой фотоникиМеждународная группа исследователей достигла главной цели в подготовке к будущим экспериментам по объединению квантовой механики и общей теории относительности. В их работе используются передовые инструменты и методы квантовой теории информации и квантовой оптики, чтобы продемонстрировать принципы гравитационной запутанности с использованием частиц света, то есть фотонов.

Эксперимент включает взаимодействие между фотонами, чтобы имитировать воздействие гравитационного поля на квантовые частицы. Примечательно, что некоторые свойства фотонов, хотя они и не взаимодействуют напрямую, переплетаются, проявляя фундаментальный квантовый феномен: нелокальность. Эта запутанность опосредована другим независимым фотонным свойством и отражает гипотетическое поведение гравитационно-опосредованной запутанности, что дает важное понимание квантовой природы гравитации.

Важно отметить, что исследование также решает проблему обнаружения запутывания, возникающего в этих экспериментах. Выясняя ограничения и источники шума, присущие таким экспериментам, исследователи прокладывают путь к разъяснению концепций и инструментов, которые будут использоваться в будущих экспериментах, направленных на непосредственное наблюдение гравитационно-опосредованной запутанности.

Экспериментальные испытания гравитационной запутанности могут ознаменовать новую эру в нашем понимании фундаментальной природы Вселенной. По словам автора Эмануэле Поллино, который на момент исследования работал постдокторантом в квантовой лаборатории Университета Сапиенца при поддержке Консорциума QISS: «Последствия этого исследования глубоки и обеспечивают экспериментальную проверку лежащих в его основе принципов. будущие эксперименты по квантовой гравитации, которые послужат реальными испытаниями конкурирующих теоретических моделей».