A csillagok mint véletlen szám generátorok próbára tehetik a fizika alapjait

A csillagok, kvazárok és más égitestek véletlen módon bocsátanak ki fotonokat s most ennek felhasználásával hoztak létre egy véletlen szám generátort, ami képes milliónyi véletlen szám létrehozására másodpercenként. A számok ilyen mértékű előállításának több felhasználási területe is lehet, mint amilyen a kriptográfia és a számítógépes szimuláció.

Azonban a tanulmányt végző kutatókat nem csak ez érdekli; a fizika alapköveit is szeretnék megvizsgálni a Bell tesztben lévő kiskapu pontosabb megértésével. A Bell teszt segítségével bebizonyítható, hogy a kvantum részecskék kapcsolata nem magyarázható a klasszikus fizikával, azonban ez a bizonyítás nem megbízható, ha kiderül, hogy egy kiskaput használ.

“Bemutattuk a kísérleti felismerését a kozmikus véletlen szám generátornak és a realisztikus tervét egy eseménykész Bell teszt kísérletnek a véletlen szám generátort felhasználva, hogy megvizsgáljuk a választási szabadság kiskaput, amíg bezárjuk a lokalitás és a hatékonyság kiskapuit,” mondta Jingyun Fan, a tanulmány társszerzője.

A tanulmányban a kutatók a kínai Xinglong-ban lévő Csillagászati Obszervatórium optikai teleszkópját használták, hogy adatokat gyűjtsenek a különböző égitestek által kibocsátott fényről – ezek közül több nagyságrendekkel fényesebb a mi napunknál és akár több millió fényévre is lehet tőlünk.

Mivel a fotonok kibocsátása közben eltelt időintervallum véletlenszerűnek tűnik, így azok a teleszkópot is véletlenszerűen érik el. A teleszkóp képes minden 25 pikoszekundumban (a pikoszekundum a másodperc billiomod része) mérni és fotonokat állagosan 100 nanoszekundumként észlelnek, ez egy másodperc alatt több millió fotont jelent. Így a teleszkóp a mai legmodernebb véletlen szám generátorral is felveszi a versenyt – ami lézereket használ a fotonok forrásaként.

A tanulmány második felében a fizikusok bemutatják, hogy szerintük a generátor hogyan használható a Bell teszt feljavítására. A Bell teszteknek a célja, hogy bemutassák, a klasszikus világképünkkel szemben, a kvantum világ nem hajol meg a lokális realizmus – a koncepció ami egyesíti a lokalitást (a tárgyak képtelenek egymásra hatni nagy távolságban) és a realizmust (a tárgyak léteznek a mérés előtt is)-  előtt. A Bell egyenlőtlenség megmutatja, hogy kvantum szinten a természet megszegi vagy a lokalitást vagy a realizmust, esetleg mindkettőt.

Azonban a Bell tesztekben rengeteg a kiskapu és ezeknek a kihasználásával a vizsgált tárgyak képesek titkon a klasszikus módon információt átadni, azt sugallva ezzel, hogy megszegik a lokális realizmust. És annak ellenére, hogy a kutatók nemrég már bezártak két kiskaput, még továbbra is sok lehet, ezzel ellehetetlenítve hogy pontos választ adjon  a teszt.

Az egyik ilyen lehetséges kiskaput a választási szabadságnak nevezik (vagy véletlenszerűségnek), miszerint a detektor beállításai – amit véletlen szám generátorokkal határoznak meg – valahogy mégis korrelációban vannak még a kísérlet megkezdése előtt is. Az eddigiek alapján ez a hatás csak a kísérlet előtt csupán a másodperc törtrészéig áll fenn. Azonban a kutatók bemutattak eseteket, melyeknél ez a korreláció még azelőtt történt volna, hogy a fotonok elhagyták volna a csillagot – ami legalább 3000 évvel volt a kísérlet előtt.

Hogy tovább vizsgálják ezt a lehetőségek a kutatók azt javasolják, hogy a műholdakon végzett kozmikus Bell kísérletek pontosabb eredményt adnak mint a Földön lefolytatottak.

Forrás: aps.org | Kép: BJDLZX / GETTY IMAGES

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás