Австрійські фізики з використанням нейтронної інтерферометрії в черговий раз підтвердили, що класична теорія неспроможна адекватно описати реальність, і частинка може перебувати в суперпозиції кількох станів.
Одне з головних питань сучасної фізики полягає в тому, чи можна класичною теорією пояснити поведінку квантових об’єктів, або ж вони справді можуть існувати в кількох станах одночасно, як стверджує квантова механіка. У 1985 році вчені Ентоні Леггетт та Анупам Гарг запропонували нерівність, що визначає межі класичного реалізму — теорії, згідно з якою об’єкти мають певні стани незалежно від спостереження. Якщо ця нерівність порушується, це свідчить на користь квантової природи світу, де частинки можуть існувати в суперпозиції.
Нерівність Леггетта-Гарга схожа за концепцією на нерівність Белла, яка перевіряє кореляції між заплутаними квантовими системами. Однак, якщо нерівність Белла стосується взаємодії двох об’єктів, то нерівність Леггетта-Гарга стосується однієї частинки і її зміни стану в часі. Згідно з класичним реалізмом, кореляція між результатами вимірювань у різні моменти часу не може перевищувати певну межу (К = 1). Якщо ж кореляція перевищує цей показник, це є підтвердженням квантових ефектів.
Дослідження Віденського технічного університету відрізняється від попередніх експериментів, у яких нерівність Леггетта-Гарга вже порушувалася, тим, що воно проводилося з використанням нейтронної інтерферометрії. Нейтрони вимірювалися у трьох різних регіонах: перед інтерферометром, усередині нього та після нього. Це дозволило точно визначити їхні стани у різні моменти часу.
Результати дослідження чітко показали порушення нерівності Леггетта-Гарга, оскільки отримане значення К дорівнювало 1,12 ± 0,026. Таким чином, поведінка нейтронів не піддається поясненню з точки зору класичних макрореалістичних теорій. Як зазначає керівник дослідження Гельмут Спонар, нейтрони перебувають у когерентній суперпозиції станів, що є фундаментальною властивістю квантової механіки.
Ці результати вкотре підкреслюють, що класичні уявлення про реальність не можуть вірно описати поведінку квантових об’єктів. Квантова суперпозиція, коли частинка може одночасно перебувати в кількох станах або місцях, залишається однією з ключових характеристик квантової теорії, яку не можна ігнорувати.