Эксперимент, проведенный в Университете Торонто, результаты которого показывают, что фотоны могут проводить отрицательное количество времени внутри облака атомов, опубликован в журнале Physical Review Letters. Процесс рецензирования завершился спустя более чем полтора года после того, как результат впервые появился в виде препринта. Работа, руководимая Эфраимом Стейнбергом, с первым автором Даниэлой Ангуло и теоретиком из Университета Гриффита Говардом Уайзманом, показала, что фотоны, проходящие прямо через облако холодного рубидия, могут регистрировать отрицательное время атомного возбуждения, как будто выходя до входа, и что сами атомы сообщают ту же отрицательную величину при зондировании во время прохождения.
В рецензируемой статье, опубликованной в апреле, несколько провокационная формулировка из черновика arXiv от сентября 2024 года заменена на более узкое название, при этом команда вновь подчеркивает, что этот эффект полностью объясняется стандартной физикой, и в нем нет передачи сигнала быстрее скорости света.
Когда фотон проходит через облако рубидия, он может быть кратковременно поглощен, сохранен как атомное возбуждение, а затем переизлучен. Чтобы измерить время этого хранения, не разрушая его, команда направила через облако второй, слабый лазерный луч и считывала крошечные сдвиги фазы этого луча, чтобы отслеживать, возбуждены ли атомы в каждый момент времени.
Поскольку любое отдельное измерение квантовой системы его возмущает, каждый прогон был погребен в шуме, и четкая картина появилась только после усреднения примерно 1 миллиона прогонов по семи наборам параметров, что в общей сложности составило около 70 часов сбора данных. Журнал Physics World сообщил, что измеренное время возбуждения для прошедших фотонов падало до минус 0,82 от базового значения, причем это базовое значение — среднее время возбуждения для всех фотонов — составляло от 10 до 20 наносекунд.
Эксперимент 1993 года, в котором Стейнберг также принимал участие, показал, что прошедшие фотоны достигают детектора раньше, чем центр их собственного импульса вошел в среду, — эффект, связанный с давно известной оптической величиной, называемой групповой задержкой. Физики в значительной степени списали отрицательные значения как артефакт, основываясь на том, что только передний край импульса, как правило, выживает в пути, что заставляет выжившие казаться ранними. Прямое измерение атомов устраняет эту лазейку, поскольку возбуждение, сохраненное в атомах и считываемое независимо, также оказывается отрицательным.
«Это не означает, что мы стоим на пороге создания машины времени или чего-то подобного», — сказал Уайзман изданию Live Science, добавив, что этот результат — еще одно неожиданное квантовое свойство, а не отход от известной физики. Стейнберг еще в 2024 году заявлял, что не видит пути от этой работы к практическому применению, и это замечание остается в силе, даже несмотря на то, что фотонные системы остаются центральными для световых квантовых вычислений и схем для квантового интернета.
Следующее испытание, по словам Уайзмана, нацелено на рассеянные фотоны, которые никогда не проходят через облако: теория предсказывает, что они несут достаточно дополнительного положительного времени возбуждения, чтобы общий средний показатель пучка оставался равным нулю или выше, — предсказание, которое еще предстоит измерить.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Luke James
