Китайские физики продемонстрировали явление квантового Чеширского Кота, сопровождающееся разделением корпускулярных и волновых атрибутов фотона по разным плечам интерферометра. Чтобы увидеть эффект, авторы использовали пред- и пост-селекцию состояний и слабые измерения, а в роли состояния частицы и состояния волны они использовали поляризационные состояния фотона, демонстрирующие различные интерференционные свойства.

Исследование опубликовано в Light: Science & Applications.

Квантовым Чеширским Котом называют ситуацию в квантовой механике, когда распределение вероятности встретить частицу в пространстве рассогласовано с таковым для одного из ее свойств. В бытовом смысле ее можно понять как феномен, при котором это свойство распространяется в пространстве (например, спин в плечах интерферометра) отдельно от самой частицы. Отсюда и название феномена: Чеширский Кот из «Алисы в Стране чудес» умел отделять улыбку от своего тела. Классическая интерпретация этого феномена парадоксальна, однако квантовая механика вполне его допускает.

Впервые квантовый Чеширский Кот был обнаружен на нейтронах в 2014 году и с тех пор активно исследуется в различных вариациях, по большей части с участием фотонов. Так, физики исследуют влияние на него декогеренции, а также взаимодействие нескольких квантовых Чеширских котов. Недавно мы рассказывали, как ученые предложили разделять разные спиновые состояния фотона, назвав их «улыбкой» и «рычанием».

В позапрошлом году Чоудхури с коллегами пошли дальше и предложили мысленный эксперимент, в котором фотонный квантовый Чеширский Кот разделит свои волновые и корпускулярные свойства по разным плечам интерферометра. Авторы предполагали, что опыт удастся провести по-настоящему с помощью правильной пред- и пост-селекции состояний и стратегии слабых измерений. Впервые воплотить идею своих коллег смогли китайские физики под руководством Гуан Цань Го (Guang-Can Guo) из Научно-технического университета Китая.