Экспериментальное нарушение неравенства типа Белла для причинного порядка

Квантовая механика совместима со сценариями, в которых физические процессы происходят в неопределённом порядке. Теоретически эту особенность можно обнаружить через нарушения неравенств, наложенных на наблюдаемые корреляции, аналогичных неравенствам Белла. Однако до недавнего времени экспериментальные демонстрации таких нарушений отсутствовали из-за сложности требуемой установки. Здесь мы сообщаем об экспериментальном нарушении неравенства типа Белла, связанного с корреляциями четырёх участников, один из которых разделён со всеми остальными в пространственно-временной манере (spacelike separated). Наша демонстрация использует катушки оптоволокна длиной 3 км для имитации пространственно-временного разнесения и достигает высокоскоростных операций в фотонном временном бинировании (time-bin encoding), синхронизации с наносекундной точностью и точной температурной стабилизации. Эти экспериментальные достижения обеспечивают нарушение на уровне 5,7 сигм и прокладывают путь к сертификации неопределённого порядка в условиях, гарантирующих пространственно-временное разнесение с использованием существующих современных устройств. Однако такая сертификация не является независимой от устройства, поскольку опирается на знание установки для исключения двунаправленной передачи сигналов — лазейки, присущей реализациям в классических ациклических пространственно-временных структурах, которая может быть устранена в будущих тестах квантового пространства-времени.