Квантова частинка не обирає один шлях - вона ніби проходить усіма можливими одночасно, і лише сума цих траєкторій дає спостережуваний результат. Саме цю ідею, висловлену Річардом Фейнманом у 1948 році, китайські вчені вперше перевірили в прямому експерименті.
Група під керівництвом Ши-Лян Чжу з Південно-Китайського педагогічного університету та Хефейської національної лабораторії провела вимірювання на одиничних фотонах. Дослідники побудували складну оптичну схему, де фотон проходив через послідовність «лабіринтів» із фазових зсувів та поляризаторів. Вони точно виміряли п'ять пропагаторів - математичних об'єктів, що описують еволюцію квантового стану між двома точками, - і перемножили їх, реконструювавши в результаті 1 419 857 окремих траєкторій.
Результати збіглися з передбаченнями формули Фейнмана з високою точністю: ймовірності народжувалися з когерентної суперпозиції всіх шляхів, а амплітуди всіх траєкторій мали однакову величину, а фаза визначалася класичною дією в одиницях сталої Планка. Це пряме підтвердження двох фундаментальних постулатів, які раніше приймали на віру.
Уявіть, що ви кидаєте камінь у ставок: класична фізика бачить одну траєкторію, а квантова механіка вимагає скласти внески від мільярдів «примарних» шляхів, кожен з яких вносить свою крихітну поправку. Експеримент показав, що без урахування всіх цих поправок передбачення не працює - саме так і поводиться реальний фотон.
Робота, опублікована 26 серпня 2026 року в журналі Science Advances, відкриває шлях до нових тестів у квантовій оптиці та до точнішого контролю квантових станів. Тепер можна буде безпосередньо перевіряти, як середовище або вимірювання «відсікають» зайві шляхи, і створювати стійкіші квантові пристрої.
Експеримент не просто підтвердив стару теорію - він дав інструмент, за допомогою якого можна зазирнути глибше в саму природу квантової реальності.
