16 millió összefonódott atomot fedeztek fel mindössze egy foton segítségével

A kvantum elmélet már előre megjósolta, hogy hatalmas mennyiségű atom lehet összefonódva, így egy rendkívül erős kvantum kapcsolattal összekötve, még a makroszkopikus struktúrák esetében is. Eddig azonban ezt kísérletileg nem sikerült bizonyítani – a legközelebbi ilyen próbálkozás is csak 2900 atom összefonódását igazolta. Genova Egyetem (UNIGE) kutatói újradolgozták az adatelemzési folyamatukat és bemutatták hogy 16 millió összefonódott atom van egy egy centiméteres kristályban.

A kvantum-fizika törvényei lehetővé teszik a kommunikációban, hogy azonnal észleljük amikor a jeleket egy harmadik fél is látja. Ez a tulajdonság rendkívül fontos az adatok védelmében, különösen titkosításban, ami mára képes garantálni hogy az ügyfelek észre fogják venni ha üzeneteiket mások is megnézték.

Ezeknek a jeleknek nagy távolságot kell megtenniük, amihez úgynevezett kvantum repeatereket használnak – amik ritka földfémekkel dúsított – 270 fokra (mindössze 3 fokkal meghaladva az abszolút nulla fokot) hűtött kristályok, amelynek atomjait egy nagyon erős kvantum kapcsolat egyesíti és fonja össze.

Relatíve egyszerű két anyagot összefonni. Például a fotonok meghasításával két összefonódott foton jön létre, amelyek tulajdonsága és viselkedése megegyezik.

“Azonban lehetetlen direkt módon megfigyelni több millió atom összefonódásának folyamatát, mivel ahhoz hatalmas mennyiségű adatot kellene összegyűjteni és megvizsgálni,” mondta Florian Fröwis, az egyetem alkalmazott fizika csoportjának kutatója.

Ennek az lett az eredménye hogy Fröwis munkatársaival együtt egy indirekt megközelítési utat választott mérlegelve, hogy melyik mérési eljárások működhetnek és alkalmasak a kutatáshoz. A kutatócsapat a kristály által újra kibocsátott fényt vizsgálta két különböző útvonalon azoknak statisztikai tulajdonságaival és valószínűségével – amiknél a fény egy irányba érkezik a kristályból és mindössze egy fotonból áll.

Ezzel a módszerrel a kutatók sikeresen megmutatták, hogy lehetséges akár 16 millió atom összefonódása is, szembe az eddigi pár ezres határral.

Egy ezzel párhuzamos munkában a Calgary Egyetem kutatói bemutatták, hogy az összefonódás lehetséges több nagyobb atom csoport között is.

“Mi nem változtattuk meg a fizika törvényeit,” mondta Mikael Afzelius, az egyetem alkalmazott fizika csoportjától. “Amit megváltoztattunk az az, hogy hogyan kezeljük az adatok folyamát.”

A részecskék összefonódása az alapfeltétele a láthatáron lévő kvantum forradalomnak, ami hatással lesz majd a jövő hálózataiban folyó adatok mennyiségére. Azonban minden két részecske kvantum szintű kapcsolatán múlik – ami sokkal erősebb mint a hagyományos fizika egyszerű összefüggései.

Az összefonódást nem olyan egyszerű megérteni, de a szemléltetésére használható egy pár zokni. Képzeljük el, hogy van egy ember aki mindig eltérő színű zoknikat hord így ha meglátjuk, hogy az egyik zokni piros akkor azt is megtudjuk, hogy a másik biztos nem az. Más szavakkal összefügés van a két zokni között. A kvantum fizikában egy sokkal erősebb és rejtélyesebb összefüggés, az összefonódás.

Most képzeljük el, hogy két egymástól nagy távolságba lévő laborban két összefonódott foton van, mindegyikben egy egy. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy non-lokális kvantum összefüggéseket lássanak – amire a hagyományos fizika nem képes választ adni.

A laborok kutatói azt fogják látni, hogy a fotonok polaritása mindig ellentétes lesz és hogy a fotonoknak nem lesz belső polarizációja. Emiatt a fotonok polarizációja teljesen véletlenszerű és alapvetően meghatározhatatlan a mérést megelőzően. Ez egy rendszertelen jelenség ami egyszerre következik be kettő egymástól távoli helyen és ez adja a kvantum összefüggések igazi rejtélyét.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.