80-летний постулат Фейнмана впервые напрямую подтверждён экспериментом

Согласно формулировке Фейнмана, квантовая частица при переходе между двумя состояниями не следует единственной траектории. Для описания её поведения необходимо учитывать все возможные пути, причём каждый из них вносит свой вклад в итоговую вероятность. Суммирование этих вкладов позволяет получить наблюдаемое квантовое поведение.

До сих пор интеграл по путям оставался прежде всего теоретическим методом: его предсказания успешно применялись для расчётов в квантовой механике и физике элементарных частиц, однако непосредственно измерить отдельные вклады различных квантовых траекторий было чрезвычайно сложно. Любое вмешательство в систему само по себе изменяет её квантовое состояние.

Исследователям удалось обойти эту проблему, разработав экспериментальную схему, позволяющую получить информацию о вкладе альтернативных путей без полного разрушения квантовой системы. Эксперимент показал, что наблюдаемое поведение частицы действительно соответствует предсказаниям подхода Фейнмана.

Особое значение результата заключается не в том, что учёные впервые проверили квантовую механику экспериментально, а в непосредственной демонстрации механизма, который лежит в основе интеграла по путям. Теоретическая конструкция, сформулированная почти 80 лет назад, получила прямое экспериментальное подтверждение.

Интеграл по путям сегодня применяется далеко за пределами задач, для которых Фейнман первоначально развивал свой подход. Он используется в квантовой теории поля, физике элементарных частиц, статистической физике и ряде современных методов моделирования квантовых систем. Новый эксперимент предоставляет физикам дополнительный инструмент для изучения того, как именно формируется квантовое поведение на фундаментальном уровне.