При этом, конечно, Арош хотел получить ответ на свой вопрос, не уничтожая фотон в резонаторе - то есть не вызывая коллапса его волновой функции. Но разве такое возможно? Не противоречит ли это фундаментальным основам квантовой механики? Оказалось, что нет, не противоречит. Эксперимент Ароша выглядел следующим образом. Он брал резонатор, состоящий из двух зеркал, охлажденных почти до абсолютного нуля и расположенных на расстоянии около трех сантиметров друг от друга. Внутри резонатора создавалось поле, то есть по сути от стенки к стенке летали фотоны.
Сквозь этот резонатор пропускали ридберговские атомы - атомы, один из электронов которых находится на очень высоком энергетическом уровне. С классической точки зрения, это означает, что данный электрон движется вокруг ядра по орбите с очень большим радиусом и напоминает тонкий пончик (электрон почти равномерно "размазан" по почти круговой орбите). "Остаток" атома можно рассматривать как отдельный катион, то есть положительно заряженный ион. В результате структура получившегося атома напоминает классическую схему атома водорода. Радиус таких атомов на несколько порядков больше обычных (в 2008 году атом калия удалось раздуть до 1 миллиметра!) - в работе Ароша использовались атомы рубидия диаметром 125 нанометров.
Дэвид Уайнленд. Фото (c)AP
Скорость ридберговских атомов была подобрана таким образом, что они не поглощали фотон. Но особым образом подобранные исходные состояния атомов менялись специфическим образом, проходя через резонатор. Если быть точным, то состояние атома можно представлять в виде волны, - так вот, если в резонаторе был фотон, то пики этой волны смещались. А это, в свою очередь, можно было зарегистрировать уже обычными измерениями. Развивая идеи и используя более одного атома, Арош создал технологию подсчета количества фотонов в резонаторе.