Квантовая случайность

Некоторые теоретики пытаются обойти сложность экспериментов, которые могут лишь установить нижнюю границу скорости этих гипотетических воздействий, показывая, что при определенных допущениях любое скрытое сверхсветовое воздействие должно с необходимостью приводить к возможности коммуникации со скоростью выше скорости света[73]. Так как это запрещено теорией относительности, мы можем сделать вывод, что скрытого воздействия не существует ни на каких скоростях. Нужна насыщенная программа исследований, чтобы раз и навсегда исключить любую гипотезу о скрытых воздействий на сверхсветовых скоростях. По счастливому совпадению, во время написания этой книги группа теоретиков смогла исключить все объяснения нелокальности, которые ссылаются на воздействия, распространяющиеся на любой конечной скорости (см. главу 10).

Алиса и Боб проводят измерения раньше друг друга

Я хотел бы вкратце обсудить другую идею, которая демонстрирует, как физики пытались придумать способы уйти от принятия нелокальности. Согласно этой гипотезе, выдвинутой Антуаном Суарезом и Валерио Скарани[74], когда прибор Алисы выдает результат, он дает информацию об этом всей Вселенной, и в частности прибору Боба, на сверхсветовой скорости. И наоборот. То есть первый из них, который выдал результат, информирует второго, который затем учитывает это, чтобы выиграть игру Белла. Но, согласно этой гипотезе, сверхсветовая скорость определена не относительно какой-то универсальной привилегированной системы отсчета, а лишь относительно той системы, в которой генерирующий прибор находится в покое. В самом деле, каждый прибор, и в частности каждая часть измерительного аппарата, определяет некоторую инерционную систему таким образом, и было бы интересно изучить следствия той идеи, что эти системы могут определять скорость информации, которую они испускают.

На вид эту гипотезу проверить трудно, и в 1997 году, когда Суарес и Скарани выдвинули ее, она не противоречила ни одному из экспериментов, которые были проведены к тому времени. Но представьте себе такую ситуацию. Алиса и Боб со своими приборами удаляются друг от друга в разные стороны на очень высокой скорости, и поэтому система отсчета, в которой покоится прибор Алисы, отличается от системы, в которой неподвижен прибор Боба. Вспомним, что, согласно теории гравитации Эйнштейна, хронология, или порядок следования двух событий, наблюдаемых из движущихся относительно друг друга систем отсчета, может быть разной. То есть мы можем построить эксперимент таким образом, что Алиса в своей системе отсчета делает выбор и фиксирует результат до Боба, и в том же самом эксперименте Боб в своей системе отсчета делает выбор и фиксирует результат до Алисы. Физики описывают этот эксперимент словами «до – до», так как каждый из двух игроков действует раньше другого! Так магия теории относительности может быть использована для проверки магии квантовой теории.

Основная сложность проведения эксперимента типа «до – до» – это добиться того, чтобы приборы Алисы и Боба двигались достаточно быстро и в самом деле обеспечили обращение хронологического порядка событий в обеих системах. Это действительно трудно, но не невозможно, по крайней мере если применить немного воображения. Конечно, не совсем реально поместить всю лабораторию Алисы в космический корабль. Однако должно быть достаточно привести в движение ее основной компонент, в котором происходит истинно случайное событие. В первом эксперименте в Женеве[75] мы установили детектор на особого рода диске, который вращался со скоростью 10000 оборотов в минуту, что соответствовало линейной скорости на краю диска в 380 км/ч или около 100 м/с[76]. Такая скорость не выглядит большой, ведь свет распространяется со скоростью почти 300000 км/с. Однако, если Алиса и Боб разделены расстоянием свыше 10 км, при хорошей синхронизации уже можно добиться релятивистского эффекта «до – до». Этот эксперимент опроверг гипотезу Суареса и Скарани, хотя в нем и было слабое место: ведь на диске был установлен не настоящий детектор, а лишь поглотитель, в то время как информация о том, был поглощен фотон или нет, эквивалентная результату Алисы, считывалась другим детектором, расположенным на выходе другого интерферометра.