Но к нам идет жестокая пора
Как надвигавшаяся война подтолкнула физиков к изобретению атомной бомбы
Стремительное развитие физики в первые десятилетия ХХ века дарило ученым одно потрясающее открытие за другим. Престиж научного знания был так высок, что о собственных кафедрах теоретической физики думали даже там, где эта дисциплина сильно отставала от передового европейского уровня. Так случилось в Италии, и вскоре именно итальянский ученый совершил открытие, благодаря которому начались опыты с делением ядер урана. Даже когда стало ясно, что этот процесс сопровождается выделением огромной энергии, далеко не сразу в головы ученых пришла мысль использовать ее как оружие. Лишь страх перед надвигавшейся войной с немецкими нацистами и итальянскими фашистами заставил физиков взглянуть на возможности урана по-новому. К лету 1939 года атомная бомба была создана — в головах всего нескольких человек на Земле.
Пранкер во главе кафедры
Вал экспериментальных открытий, о которых мы рассказывали в предыдущем материале, нуждался в теоретическом объяснении. В 1928 году во время стажировки в Геттингене 24-летний советский физик Георгий Гамов смог построить теорию альфа-распада на основе квантовой механики (об открытии квантовой механики мы писали здесь и здесь; более подробно об истории физики в СССР мы расскажем в одной из следующих статей). За теорию бета-распада взялся молодой профессор теоретической физики Римского университета Энрико Ферми.
Физика в современном понимании возникла в Италии в конце XVI века, и открытия Галилео Галилея, Эванжелиста Торричелли и Алессандро Вольты до сих пор входят в школьные учебники. Тем не менее, к началу XX века итальянская физика заметно отставала от немецкой, английской и французской. Особенно это касалось теории.
Ситуацию взялся переломить Орсо Марио Корбино, профессор экспериментальной физики, директор Института физики в Римском университете La Sapienza, сенатор и министр в одном из ранних правительств Бенито Муссолини. В 1926 году Корбино добился организации трех первых профессорских позиций по теоретической физике в Италии, и одну из них, в Риме, занял Энрико Ферми.
Ферми всерьез увлекся математикой и физикой еще в школе и изучал их по книгам в свободное от уроков время. В значительной мере самостоятельно он продолжил образование и в Высшей нормальной школе в Пизе. Студенческая жизнь, правда, не ограничивалась исключительно занятиями. Вместе с однокурсниками Ферми забавлялся тем, что мы сейчас назвали бы пранками.
Например, в то время в итальянских городах были распространены уличные писсуары (их также называли vespasiano в память о древнеримском императоре Тите Флавии Веспасиане, который в I веке нашей эры ввел налог на общественные туалеты), и Ферми с товарищами, незаметно подкрадываясь из-за спины того, кто ими пользовался, бросали в воду кусочки металлического натрия и затем с безопасного расстояния наблюдали за тем, как натрий загорался и взрывался.
«На физическом факультете я постепенно становлюсь самым большим авторитетом. Так, на днях я прочитаю (в присутствии ряда корифеев) лекцию по квантовой теории, которую я всегда с энтузиазмом пропагандирую», — сообщал Ферми в письме другу детства, будучи 18-летним студентом 3 курса.
К 24 годам он опубликовал несколько важных статей по теории относительности и квантовой механике, и когда в Италии, наконец, появилась кафедра теоретической физики, было очевидно, кто должен ее возглавить.
В 1933 году Ферми отправил в журнал Nature статью с изложением теории бета-распада. Ответ редактора был обескураживающим: статью отказались публиковать, поскольку она была «слишком далека от физической реальности, чтобы быть интересной читателям».
Действительно, статья итальянского физика была довольно революционной. Раньше считалось, что распад нейтрона на протон и электрон (и антинейтрино) свидетельствует о том, что он состоит из этих частиц. Ферми же предположил, что квантовые частицы могут рождаться и уничтожаться в процессе взаимодействия — подобно тому, как фотоны могут возникать (испускаться) и пропадать (поглощаться), когда электрон переходит с одного атомного уровня на другой.
Эта идея, впервые сформулированная английским физиком Полем Дираком как раз для описания испускания и поглощения света, оказалась чрезвычайно плодотворной, и сейчас является базовой в физике элементарных частиц.
Впоследствии Nature признал этот эпизод одной из главных своих редакционных ошибок в истории, тем не менее, Ферми пришлось опубликовать свою статью в итальянском журнале. Вероятно, эта неудача заставила его на время оставить теорию и заняться экспериментами.
Теория Дирака
К середине 1920-х годов революционные физические теории — квантовая механика, описывающая микроскопические частицы, и теория относительности, необходимая для описания движения с большой скоростью (мы рассказывали о ней здесь), более или менее утвердились в научном сообществе. Следующим очевидным шагом было создание релятивистской квантовой механики, объединяющей обе теории.
Однако первая попытка оказалась неудачной. Напомним, что в квантовой механике обычно можно определить лишь вероятность того, что физическая величина примет при измерении то или иное значение. Выяснилось, что решения уравнения Шрёдингера, обобщенного согласно принципам теории относительности, могут приводить к отрицательным значениям вероятностей.
В 1928 году англичанин Поль Дирак придумал элегантное релятивистское квантовое уравнение для описания электрона, не приводящее к отрицательным вероятностям. С ним, правда, была другая проблема, на первый взгляд ничуть не лучше отрицательных вероятностей, — из него следовало, что помимо отрицательно заряженных электронов в природе должны существовать также равные им по массе, но положительно заряженные антиэлектроны, или позитроны, в то время как единственными известными положительной заряженными частицами были ядра атомов, в тысячи раз более тяжелые, чем электрон.
Дирак, тем не менее, был уверен, что такое красивое уравнение (см. рисунок ниже) не может быть неправильным, и через четыре года позитроны действительно были открыты в космических лучах.
Важнейшее новшество теории Дирака: элементарные частицы (электроны, позитроны и фотоны) не остаются вечно неизменными, а могут появляться, исчезать и превращаться друг в друга. В частности, электроны и позитроны могут поглощать и излучать фотоны, более того, электромагнитное взаимодействие между двумя заряженными частицами происходит за счет того, что они обмениваются фотонами.
Кроме того, при столкновении электрона и позитрона может произойти аннигиляция — превращение этих двух частиц в два фотона. Возможен и обратный процесс — рождение электрон-позитронной пары при столкновении фотонов.
Открытие на мраморном столе
В начале 1930-х в Физическом институте Римского университета La Sapienza Корбино собрал вокруг Ферми группу чрезвычайно талантливых молодых физиков. Их называли парни с Виа Панисперна — по названию улицы, на которой находилось здание физического института.
После того как Фредерик и Ирэн Жолио-Кюри объявили об открытии искусственной радиоактивности при облучении нерадиоактивных веществ альфа-частицами, Ферми решил исследовать, что будет, если вместо альфа-частиц использовать нейтроны.
Недостаток альфа-частицы для таких экспериментов заключается в том, что она, как и ядро облучаемого элемента, заряжена положительно. Они отталкиваются, и поэтому альфа-частицу необходимо сильно разогнать, чтобы она могла подлететь к ядру достаточно близко, чтобы вступить в ядерную реакцию. С незаряженным нейтроном такой проблемы не возникает, поэтому Эрнест Резефорд так настаивал на поиске нейтронов (об этом мы тоже уже писали).
Парни с Виа Панисперна приступили к экспериментам с нейтронами в марте 1934 года. Они действительно вызывали искусственную радиоактивность, но довольно быстро выяснилось кое-что гораздо более поразительное. Оказалось, что если эксперимент проводили на деревянном столе, то эффект был заметно сильнее по сравнению с экспериментом на мраморном столе!
Эта мистическая зависимость сводила всех с ума. Наконец, Ферми нашел объяснение: в дереве много атомов водорода, при столкновении с которыми нейтроны замедляются. Он предположил, что медленные нейтроны более эффективно участвуют в ядерных реакциях, потому что больше времени проводят вблизи ядра, тогда как быстрые могут пролететь мимо, не успев вступить во взаимодействие.
Это помогло Ферми описать новое фундаментальное взаимодействие — слабое. Вместе с открытым через год сильным ядерным взаимодействием, а также более привычными электромагнитным и гравитационным оно объясняет все физические процессы в наблюдаемой Вселенной. Неудивительно, кстати, что это открытие было совершено именно в Италии, где из мрамора делают даже лабораторные столы.
Фундаментальные взаимодействия
Долгое время для описания всех возможных физических явлений наука обходилась всего двумя типами взаимодействий — гравитационным, возникающим между любыми массивными телами, и электромагнитным, с участием электрических зарядов. Все силы, которые мы обычно наблюдаем в природе, — силы тяжести, упругости, трения и так далее, являются проявлениями одного из этих двух взаимодействий.
После открытия нейтрона Вернер Гейзенберг (мы рассказывали о нем здесь) и советский физик Дмитрий Иваненко выдвинули гипотезу о том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Однако электрическое отталкивание между положительно заряженными протонами должно было бы мгновенно разрушить такое ядро. Следовательно, должно существовать еще одно фундаментальное взаимодействие, обеспечивающее притяжение между протонами и нейтронами. Причем оно должно быть сильнее, чем электромагнитное (поэтому его так и назвали — сильное взаимодействие).
В 1935 году японский теоретик Хидеки Юкава, основываясь на идеях Дирака и Ферми, построил теорию такого взаимодействия. Он предположил, что аналогично тому, как электрически заряженные частицы взаимодействуют, обмениваясь фотонами (как на рисунке 3), переносчиком сильного взаимодействия между протонами (и нейтронами) должна быть новая, пока не открытая элементарная частица. Он назвал ее мезоном (от греческого слова — «средний»), поскольку она должна быть тяжелее электрона, но легче протона с нейтроном.
Из-за того что мезон Юкавы, в отличие от фотона, массивный, сильное взаимодействие проявляется только тогда, когда расстояние между частицами очень маленькое — порядка размера ядра (одна триллионная миллиметра). В 1948 году мезон Юкавы был зарегистрирован в космических лучах, а в 1949 году Юкаве была присуждена Нобелевская премия (кстати, частиц с массами между протоном и электроном довольно много, и, чтобы их различать, в название к слову мезон добавляется греческая буква; частицу, предсказанную Юкавой, в итоге назвали пи-мезоном, или пионом).
Ни гравитация, ни электромагнитное, ни сильное взаимодействие не приводят к бета-распаду ядер. Из теории Ферми следовало существование еще одной силы (ее назвали слабой, поскольку она слабее электромагнетизма). Четыре фундаментальных взаимодействия полностью описывают все возможные физические процессы в природе. Эта схема прекрасно работает в физике элементарных частиц до сих пор, хотя в 70-е годы было показано, что электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия можно объединить в одно супервзаимодействие и рассматривать с единых позиций.
«С другом до конца»
В 1922 году власть в Италии захватил лидер Национальной фашистской партии Бенито Муссолини. В течение нескольких лет после этого были запрещены все остальные партии, ограничена свобода слова и собраний. Противники фашистов подверглись политическим репрессиям, включая внесудебные убийства и тюремное заключение.
Тем не менее, размах репрессий был заметно ниже, чем в Германии после прихода к власти нацистов, они касались, прежде всего, политических противников фашистов и не имели расистской основы. Чтобы укрепить свой авторитет среди интеллектуалов, Муссолини решил создать новую Королевскую академию наук Италии в противовес старой Академии деи Линчеи, в лояльности которой он сомневался.
В 1929 Ферми одним из первых получил приглашение в Королевскую академию, место в которой, помимо почета, обеспечивало дополнительное жалование 3000 лир в месяц (тогда как средняя зарплата в Италии была 3079 лир в год). Как и все члены новой академии, он принес клятву верности королю и фашистской партии.
Укрепив власть внутри страны, Муссолини, грезивший о возрождении Римской империи, занялся внешней экспансией. Первой целью стала Эфиопия, в которую итальянские войска вторглись в 1935 году. Война в Эфиопии, где Италия использовала запрещенное десятилетием ранее химическое оружие, стала причиной санкций со стороны Лиги наций.
Это привело к охлаждению отношений с Великобританией и Францией, бывшими союзниками Рима по Первой мировой войне, и сближению с Германией, совместно с которой Италия поддерживала генерала Франко в гражданской войне в Испании. В 1937 году Муссолини принял приглашение Гитлера посетить Берлин и, выступая на митинге, заявил: «Итальянский фашизм обрел, наконец, друга, и он пойдет со своим другом до конца».
В ноябре 1938 года фашистское правительство по примеру Германии приняло расовые законы, поразившие евреев в правах (в частности, евреи потеряли право работать на государственной службе и получать высшее образование). Большинство крупнейших итальянских математиков и парней с виа Панисперна вынуждены были искать работу за пределами Италии.
В том же 1938 году Энрико Ферми получил Нобелевскую премию за открытие ядерных реакций с медленными нейтронами. После церемонии награждения в Стокгольме он, не возвращаясь в Италию, эмигрировал в США. Сам Ферми был итальянцем из католической семьи, но его жена была еврейкой.
Нобелевская премия оказалась как нельзя кстати — она дала возможность, не вызывая подозрений, выехать из Италии всей семьей, а ее денежная часть позволяла не беспокоиться о том, как обустроиться в Америке.
Деление урана
Вслед за Ферми экспериментами с медленными нейтронами занялся Отто Ган, директор института химии Общества кайзера Вильгельма в Берлине. Ган, начинавший научную карьеру под руководством Эрнеста Резерфорда, был ведущим специалистом по химии радиоактивных элементов и первооткрывателем множества изотопов. Постоянным соавтором и другом Отто Гана была Лиза Мейтнер, глава физического отдела в Институте химии и первая женщина, получившая профессорскую позицию в Германии.
Лиза Мейтнер была австрийской еврейкой, и, как это ни удивительно, иностранное гражданство позволяло ей продолжать работать в Германии, в то время как немецкие евреи были уволены из университетов и институтов Общества Кайзера Вильгельма после принятия закона о Восстановлении профессиональной гражданской службы (мы писали об этом здесь).
Ситуация резко изменилась после аншлюса Австрии 12 марта 1938 года, когда все австрийские граждане были объявлены гражданами Германского рейха. Мейтнер пришлось спешно бежать за границу. При себе у нее были лишь 10 марок и алмазное кольцо матери Отто Гана, которое тот отдал ей на случай, если потребуется подкупить пограничников.
«Годы гитлеровского режима были, конечно, очень мрачными, — писала Лиза Мейтнер в конце жизни. — Однако работа была хорошим другом, и я часто думала, как прекрасно, что работа может подарить передышку и позволить забыть о гнетущих политических условиях».
Целью экспериментов, так сильно поглотивших Лизу Мейтнер, изначально было получение новых химических элементов. Считалось, что ядерная реакция между нейтронами и ядром урана может привести к образованию еще не известных науке элементов, стоящих дальше урана в таблице Менделеева.
После того как Мейтнер пришлось бежать из Германии, Ган продолжил эксперименты со своим ассистентом Фрицем Штрассманом. Результаты, правда, казались явно ошибочными — в продуктах реакции урана с нейтроном они неизменно обнаруживали барий, элемент, примерно вдвое более легкий, чем уран.
Получалось, что ядро урана при взаимодействии с медленным нейтроном делится примерно пополам, в то время как во всех предыдущих экспериментах фиксировались гораздо более мелкие осколки — альфа-частицы, протоны, нейтроны и электроны.
Отто Ган послал эти результаты Лизе Мейтнер: «Вдруг ты сможешь предложить какое-нибудь фантастическое объяснение? Мы понимаем, что бария там быть не может… Тем не менее, мы уверены, что ошибки нет».
Мейтнер получила это письмо 21 декабря, за 3 дня до Рождества. На рождественские каникулы она уехала в шведский городок Кунгельв, чтобы провести время, гуляя на природе вместе со своим племянником Отто Фришем — тоже физиком, вынужденным бежать из Германии.
Лиза Мейтнер, однако, не могла думать ни о чем, кроме странных результатов экспериментов Гана. Прямо во время одной из прогулок им с Отто Фришем удалось найти теоретическое объяснение распада урана и оценить гигантскую энергию, выделяющуюся при этом распаде. Она примерно в 10 миллионов раз больше (на единицу массы вещества), чем энергия, выделяющаяся при горении угля или взрыве тротила.
Источник этой энергии становится понятен, если вспомнить формулу Эйнштейна E=mc2, — сумма масс осколков примерно на 0,1 процента меньше, чем масса исходного ядра урана, и эта разница (с учетом большого значения скорости света c = 300 000 000 метров в секунду) переходит в энергию.
В начале января Фриш набросал черновик статьи и передал копию Нильсу Бору, отправлявшемуся в США, чтобы принять участие в конференции по теоретической физике в Вашингтоне. Новости о результатах Гана, Штрассмана, Мейтнер и Фриша страшно заинтересовали американских физиков, включая только что переехавшего в США Ферми. Некоторые прямо после доклада Бора отправились в лабораторию, чтобы воспроизвести эксперимент.
Фантастическое оружие
Открытие распада урана, несомненно, имело большое фундаментальное значение, и Отто Ган получил за него Нобелевскую премию по химии в 1944 году. Однако особенно сильное впечатление оно произвело на Лео Силарда, талантливого физика, родившегося в Венгрии, который сразу осознал огромные возможности практического применения открытия Гана.
Как и многие молодые люди, интересовавшиеся наукой в 20-е годы, Силард решил получить высшее образование в Германии. После окончания Берлинского университета, где он учился, в частности, у Планка и Эйнштейна, он начал работать в Институте теоретической физики.
Силард был евреем, и поэтому в 1933 году после прихода к власти Гитлера он эмигрировал в Англию, где участвовал в создании Совета академической взаимопомощи — организации, помогавшей ученым еврейского происхождения из Германии находить работу в Великобритании.
В начале 1938 года, предчувствуя неминуемое начало войны в Европе, он переехал в США, твердо намереваясь посвятить свои исследования тому, чтобы помочь пока еще свободному миру в борьбе с гитлеровской агрессией.
В 1932 году, еще в Германии, Силард прочитал роман Герберта Уэллса «Освобожденный мир», впервые опубликованный в 1914 году, еще до начала Первой мировой войны. Уэллс удивительным образом описал освобождение атомной энергии, ее применение в промышленности и мировую войну, в которой атомные бомбы уничтожали большие города (правда, война по прогнозу фантаста должна была начаться в 1956 году).
Через год, оказавшись в Англии, Силард прочитал в «Таймс» заявление Эрнеста Резерфорда, сделанное после первой успешной рукотворной ядерной реакции в его лаборатории. Резерфорд писал, что ядерные реакции нельзя всерьез рассматривать как источник энергии и всякий, кто возьмется это исследовать, зря потратит время.
Утверждения в духе «это невозможно» всегда выводили Силарда из себя, и молодой физик отправился бродить по Лондону, размышляя о том, как можно было бы опровергнуть Резерфорда и воплотить в жизнь визионерские идеи Уэллса. Внезапно, ожидая зеленый сигнал светофора на одном из перекрестков неподалеку от Британского музея, Силард осознал, как должно быть устроено получение ядерной энергии в промышленном масштабе — нужна цепная ядерная реакция.
Все научные группы (Резерфорд в Англии, Кюри во Франции, Ферми в Италии, Ган и Мейтнер в Германии) получали ядерные реакции, облучая мишень внешним источником естественного радиоактивного излучения или быстрыми частицами с ускорителей. Интенсивность природных источников мала, энергозатраты на ускорение велики, поэтому Резерфорд не видел возможности промышленного использования энергии, запасенной в ядре.
Идея, пришедшая в голову Силарду, заключалась в следующем: если в результате ядерной реакции образуется несколько осколков, которые также могут вступать в реакции со следующими ядрами, то через короткое время значительная часть ядер вступит в реакцию, выделив гигантское количество энергии.
В 1933 году цепная ядерная реакция была лишь отвлеченной идеей — не было известно, какой элемент и как именно мог бы в ней участвовать. После открытия Гана и Мейтнер Силард немедленно понял, что если при распаде урана образуется два или больше нейтронов, то атомная бомба огромной разрушительной силы, предсказанная Гербертом Уэллсом, перестает быть исключительно объектом научной фантастики.
Более того, обладание этим оружием может решить исход надвигающейся войны.
Силард и Ферми провели эксперименты и убедились, что в результате распада урана образуется больше одного нейтрона, то есть цепная реакция в принципе возможна. Тем не менее, продолжение экспериментов требовало больших ресурсов, которыми Силард, не имевший даже постоянного места работы в Америке, не располагал.
Очень обеспокоенный тем, что немцы тоже могут взяться за создание атомного оружия, Силард обратился к Альберту Эйнштейну, с которым они когда-то работали в Берлине. Летом 1939 года они вместе написали письмо президенту США Франклину Рузвельту. Рузвельт согласился, что ситуация требует действий, и поручил организовать Консультативный комитет по урану для поддержки ядерных исследований.
На первом заседании речь зашла о деньгах, и подполковник Адамсон, представитель вооруженных сил США, заявил, что смысла финансировать ядерное оружие нет, так как на войне побеждает не оружие, а моральный дух солдат. В ответ на это один из присутствовавших физиков заметил, что, возможно, оружие все-таки имеет какое-то значение, раз армия получает такое большое финансирование.
Более того, продолжал ученый, в свете открывшихся обстоятельств объем этого финансирования следует пересмотреть. Адамсон неохотно согласился выделить Силарду и Ферми 6000 долларов — примерно одну трехсоттысячную часть суммы, которую США в итоге потратили на создание ядерного оружия.
Евгений Гельфер
Для этого их разнесли более чем на 30 метров
Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха с коллегами из нескольких стран смогли впервые провести проверку неравенств Белла без лазеек с помощью сверхпроводящих кубитов. Для этого они разнесли криостаты на 30 метров и добились очень короткого (не более 50 наносекунд) времени считывания. Все вместе это позволило гарантировать, что никакой гипотетический скрытый сигнал не смог бы повлиять на результаты проверки. Исследование опубликовано в Nature. Эйнштейну не нравилась вероятностная интерпретация квантовой механики. Вместе с Подольским и Розеном он в 1935 году написал статью с описанием парадокса — мысленного эксперимента с двумя разнесенными частицами, квантовая связь между которыми якобы нарушала принцип причинности. В 1964 году Джон Белл предложил математический способ, как с помощью неравенств доказать, на самом ли деле квантовая механика управляется вероятностными законами, или в ее основе лежат некие, еще не понятые физиками скрытые параметры. Экспериментальная проверка неравенств Белла началась лишь спустя десятилетия, подтвердив ошибочность теории скрытых параметров. Подробнее об этой истории мы писали в материале «Бог играет в эти игры», посвященному Нобелевской премии по физике 2022 года. Проверка неравенств Белла — это не единомоментный процесс. Каждая следующая экспериментальная реализация оставляла небольшие лазейки, которыми можно было бы объяснить опыт, не отказываясь от локальной теории скрытых переменных. Но с 2015 года физикам наконец-то удалось закрыть их все, сначала с помощью дефектов в алмазе, затем фотонов и плененных атомов. Теперь же очередь дошла и до проверок без лазеек на сверхпроводящих кубитах. Это случилось благодаря Зимону Шторцу (Simon Storz) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и его коллегам из Испании, Канады, США, Франции и Швейцарии. Им удалось провести проверку для кубитов, разнесенных более, чем на 30 метров. Благодаря такому большому расстоянию и высокой скорости считывания физики показали, что никакой гипотетический скрытый сигнал не смог бы повлиять на исход проверки, даже двигаясь от одного кубита к другому на световой скорости. С самых первых белловских экспериментов физики находили и закрывали множество лазеек. Например, недостатком эксперимента на фотонах долгое время было малое число запутанных пар. Из-за этого всегда можно было утверждать, что набранная статистика отражает лишь свойства некоторого подмножества от полного множества, в котором неравенства выполняются. Однако в конечном счете гипотезу о скрытых параметрах можно отвергнуть, если гарантировать, что никакой скрытый сигнал — во всяком случае, на световой или досветовой скорости — не успеет передаться от одного измерения до другого. Для этого кубиты должны быть достаточно далеко, а время считывания должно быть достаточно коротким. Наконец, физики обязаны накопить приличную статистику измерений, прежде чем делать выводы. Решению этих технических задач для сверхпроводящей платформы была посвящена работа авторов. Такие кубиты основаны на способности тока находится в суперпозиции направлений течения в сверхпроводящем контуре. Для их запутывания необходимо передавать между кубитами микроволновые фотоны, причем канал их передачи также должен находится при сверхнизких температурах. Ученые справились со своей задачей, разместив свои криостаты в подземных помещениях. Ключом к успеху стало достижение времени считывания, равного 50 наносекундам, со степенью совпадения 98 процентов. Расчеты показали, что, достаточно будет разделить события проверки кубитов 33 метрами. В этом случае у физиков остается запас в 10 наносекунд, которого достаточно, чтобы закрыть лазейку — скрытый сигнал не успеет повлиять на результат. Чтобы минимизировать разрушение запутанности, переносимой микроволновыми фотонами по волноводу, физики упаковывали последний в 30-метровую трубу, в которой поддерживали температуру 50 милликельвин. Сами кубиты содержались при температуре в 20 милликельвин. Всего ученые провели четыре последовательных эксперимента, в каждом из которых было более миллиона тестов. В результате статистический параметр неравенства оказался равен S = 2,0747 ± 0,0033 — другими словами, неравенства Белла нарушаются со значимостью в 22 стандартных отклонения. Помимо самого факта белловской проверки без лазейки, работа авторов прокладывает технологический путь к построению распределенных квантовых сетей на основе сверхпроводящих кубитов. Недавно мы рассказывали об аналогичных успехах для ионных кубитов — там квантовую запутанность передали на 230 метров.
