Švicarski fiziki so izvedli poskus, ki lahko služi kot skoraj absolutni dokaz obstoja učinka kvantne prepletenosti. To vprašanje je močno zmedlo številne fizike prejšnjega stoletja, vključno z Albertom Einsteinom, in je bilo predmet stalnih polemik. Za nov poskus so zgradili 30 m vakuumsko cev s kriogenim hlajenjem, tako da je foton letel od enega zapletenega delca do drugega čim dlje in ni imel časa motiti meritev.
Einstein ni mogel sprejeti ideje, da kvantno zapleteni delci v hipu vplivajo drug na drugega na relativno neskončnih razdaljah. V tem primeru morajo »prenašati informacije« hitreje od svetlobne hitrosti. Po njegovem mnenju preprosto ne vemo vsega o kvantni fiziki in morda obstajajo nekateri skriti parametri, ki so že vsebovani v značilnostih delca in se sprostijo kot odziv na meritve lastnosti enega od zapletenih delcev.
Na primer, če smo izmerili smer vrtenja enega od para zapletenih fotonov, potem postane informacija o vrtenju drugega (v nasprotni smeri) znana takoj, kjer koli je ta drugi foton para. To se imenuje tudi učinek kvantne teleportacije.
Da bi ugotovil prisotnost skritih parametrov v sistemu, je v 60. letih prejšnjega stoletja fizik John Bell predlagal namišljen poskus, ki ga je v 2022. letih izvedel že John Clauser (za kar je prejel zlasti Nobelova nagrada za fiziko za leto XNUMX). V klasičnem sistemu (naš in vaš svet) so vedno upoštevane Bellove neenakosti, v kvantnem pa so kršene.
Če Bellove neenakosti uporabimo za zapletene delce, potem mora naključna meritev dveh zapletenih delcev hkrati zadovoljiti neenakosti ali jih kršiti. V slednjem primeru bo to dokazalo, da skritih parametrov ni in delci »prenašajo informacije« po zakonih kvantne fizike – hitreje od svetlobne hitrosti.
Znanstveniki s švicarske tehnične univerze v Zürichu (ETH Zurich) so ustvarili kriogeni objekt, v katerem foton potuje dlje od lokalnih meritev vezanih delcev. Skozi 30. cev v vakuumu, ohlajenem na -273°C, mikrovalovni foton preleti z enega konca na drugega v 110 ns. Meritve so potekale nekaj nanosekund hitreje. V tem času ni bilo mogoče prenesti nobenih informacij po klasičnih zakonih, medtem ko se je učinek kvantne prepletenosti delcev v celoti pokazal.
Pred to uporabo Bellovih neenakosti so bile v zasnovi poskusov vrzeli. Vse sporne točke bi lahko odpravili le s poskusom, pri katerem bi morali meritve opraviti v krajšem času, kot je potreben, da svetloba prepotuje z enega konca na drugega - to dokazuje, da med njima ni bilo izmenjave informacij.
"Naš stroj ima 1,3 [ton] bakra in 14 vijakov ter ogromno fizikalnega in inženirskega znanja," je povedal kvantni fizik ETH Zurich Andreas Wallraff.
Predlagani eksperiment je imel še en cilj - zagotoviti, da imajo relativno veliki superprevodni sistemi lahko kvantne lastnosti. Eksperiment je vključeval dve superprevodni vezji, ki sta igrali vlogo vezanih delcev, običajno pa gre za preplet elementarnih delcev, kot so elektroni, fotoni ali atomi. Eksperiment je uporabil predmete našega velikega sveta, ki so se igrali po zakonih kvantne fizike.
To pomeni, da lahko na osnovi superprevodnih makrosistemov sestavljate kvantne računalnike, izvajate kvantno komunikacijo in počnete še marsikaj zanimivega, ne da bi se spuščali v tako tanko in plaho (ultra občutljivo) materijo, kot so osnovni delci. V tem je skrit potencial brez primere, ki ga znanstveniki nameravajo razvijati naprej.
Preberite tudi: