Схема эксперимента ЭПР с двумя частицами (слева) и с двумя многочастичными системами (справа), где рассматривается спиновая степень свободы. В обоих случаях частицы запутываются в результате взаимодействия и впоследствии разделяются на два разных места. В случае многочастичной системы взаимодействия создают многочастичную запутанность, которая наследуется расщепленными системами в виде двудольной запутанности между их коллективными спинами.
Предоставлено: Physical Review X (2023). DOI: 10.1103/PhysRevX.13.021031

Группа физиков из Базельского университета в Швейцарии с помощью экспериментов обнаружила, что парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена остается в силе даже в увеличенном масштабе. Паоло Колчиаги, Ифань Ли, Филипп Трейтлейн и Тилман Зибольд описывают свой эксперимент в Physical Review X.

В 1935 году Альберт Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен опубликовали статью с изложением мысленного эксперимента, в котором предполагалось, что квантовая механика не дает полного описания реальности. Они приводили доводы в пользу существования «элементов реальности», которые не были частью квантовой теории, а затем пошли еще дальше, предположив, что можно создать новую теорию, которая будет содержать такие скрытые переменные.

С тех пор их эксперимент стал известен как парадокс ЭПР из-за выявляемых им противоречий, таких как влияние одной частицы в системе на другие частицы из-за запутанности, а также из-за того, что стало возможным узнать больше о частицах в данной системе, что следует из принципа неопределенности Гейзенберга.

Несколько лет спустя Джон Белл разработал то, что стало известно как тест Белла, как средство проверки парадокса ЭПР — до сих пор в нем участвовали небольшие запутанные системы, использующие пары фотонов или атомов. В этой новой работе исследовательская группа показала, что такой же эксперимент можно масштабировать до более крупной системы с использованием конденсатов Бозе-Эйнштейна.

В своем эксперименте группа начала с создания облака, состоящего из атомов рубидия-87. Затем они создали взаимодействие между атомами в облаке, заставив их стать запутанным конденсатом Бозе-Эйнштейна. Затем они выпустили конденсат в два отдельных облака, в которых запутались псевдоспины. В заключение они измерили «псевдоспины» двух облаков, каждое из которых содержало сотни атомов рубидия-87, независимо друг от друга. Они обнаружили, что свойства двух облаков не могут быть связаны случайным образом, и поэтому парадокс ЭПР сохраняется даже при увеличении масштаба.

Исследовательская группа предполагает, что в дополнение к своим выводам эксперимент может послужить шаблоном для проведения других приложений квантовой метрологии.