Квантно заплетање и даље је једно од најизазовнијих подучавања модерних физичара. Еинстеин је описао као "сабласно деловање на даљину", научници су дуго покушали да помире начин на који овај аспект квантне механике може да постоји заједно са класичном механиком. У суштини, чињеница да се две честице могу повезати на великим даљинама крши правила локалитета и реализма.
Формално, ово је кршење Белове непомичности, теорије која се деценијама користи да покаже да су локалитет и реализам валидни упркос томе што нису у складу са квантном механиком. Међутим, у недавној студији, тим истраживача са Универзитета Лудвиг-Макимилиан (ЛМУ) и Института Мак Планцк за квантну оптику у Минхену спровео је тестове који још једном нарушавају Беллову неједнакост и доказују постојање заплетања.
Њихова студија под називом „Белл тест спремни за употребу користећи заплетене атоме који истовремено затварају рупе за откривање и локалитет“ недавно је објављена у часопису Писма о физичком прегледу. Под водством Вењамина Росенфелда, физичара из ЛМУ-а и Института Мак Планцк за квантну оптику, тим је покушао да тестира Беллову неједнакост уметањем две честице у размаку.
Беллова неједнакост (названа по ирском физичару Јохну Беллу, који ју је предложио 1964. године) у суштини говори о томе да својства објеката постоје независно од посматрања (реализам), а ниједан податак или физички утицај не могу се ширити брже од брзине светлости (локалитет). Ова правила савршено су описивала стварност коју људска бића свакодневно доживљавамо, где су ствари укорењене у одређеном простору и времену и постоје независно од посматрача.
Међутим, на квантном нивоу изгледа да ствари не слиједе ова правила. Не само да се честице могу повезати на не-локалне начине на великим растојањима (тј. Уплетеност), већ се својства тих честица не могу одредити док се не мере. И док су сви експерименти потврдили да су предвиђања квантне механике тачна, неки научници настављају да тврде да постоје рупе које омогућавају локални реализам.
Да би се позабавили овим проблемом, минхенски тим је спровео експеримент користећи две лабораторије на ЛМУ. Док се прва лабораторија налазила у подруму одељења за физику, друга се налазила у подруму одељења за економију - отприлике 400 метара. У обе лабораторије, тимови су ухватили један атом рубидијума у актуалној замци, а затим почели да их узбуђују док нису пустили ни један фотон.
Као што је др. Вењамин Росенфелд објаснио у саопштењу Института Мак Планцк:
„Наше две посматрачке станице раде независно и опремљене су сопственим ласерским и контролним системима. Због удаљености од 400 метара између лабораторија, комуникација од једне до друге би трајала 1328 наносекунди, што је много више од трајања процеса мерења. Дакле, никакве информације о мерењу у једној лабораторији не могу се користити у другој лабораторији. Тако затварамо рупу у локалитету. "
Једном када су два атома рубидијума била побуђена до тачке ослобађања фотона, спин стања атома рубидијума и стања поларизације фотона су ефективно заплетени. Затим су фотони спојени у оптичка влакна и вођени до постављања где су доведени до сметњи. После спровођења мерења током осам дана, научници су успели да сакупе око 10.000 догађаја како би проверили да ли се могу заплести знакови.
На то би се указивало завртање два атома заробљених рубидијума, који би били упућени у истом правцу (или у супротном смеру, у зависности од врсте заплетања). Минхенски тим је утврдио да су за огромну већину догађаја атоми у истом стању (или у супротном стању) и да је било само шест одступања у складу са Белловом неједнакошћу.
Ови резултати су такође били статистички значајнији од оних које је добио тим холандских физичара 2015. године. Ради те студије, холандски тим је извео експерименте помоћу електрона у дијамантима у лабораторијама на удаљености од 1,3 км. На крају, њихови резултати (и други недавни тестови Беллове неједнакости) показали су да је квантно заплетање реално, чиме се заправо затвара рупа за локални реализам.
Као што је објаснио Вењамин Росенфелд, тестови које је спровео његов тим такође су надишли ове експерименте бавећи се другим важним проблемима. "Успјели смо да утврдимо стање спина атома веома брзо и веома ефикасно", рекао је. „Тиме смо затворили другу потенцијалну рупу: претпоставку да је уочено кршење узроковано некомплетним узорком откривених парова атома“.
Добивањем доказа о кршењу Беллове неједнакости, научници не помажу само у решавању трајне нескладности између класичне и квантне физике. Они такође отварају врата неким узбудљивим могућностима. На пример, годинама научници предвиђају развој квантних процесора, који се ослањају на заплете да би симулирали нула и бинарни код.
Рачунари који се ослањају на квантну механику били би експоненцијално бржи од класичних микропроцесора и покренули би ново доба истраживања и развоја. Исти принципи предложени су за цибер-сигурност, где би се квантна енкрипција користила за шифрирање информација, што је чини нерањивом за хакере који се ослањају на конвенционалне рачунаре.
На крају, али свакако не најмање битно, постоји концепт Куантум Ентанглемент Цоммуницатионс, метода која би нам омогућила да преносимо информације брже од брзине светлости. Замислите могућности за свемирска путовања и истраживање ако нас више не вежу границе релативистичке комуникације!
Ајнштајн није погрешио када је окарактерисао квантне заплете као "сабласне акције". Заиста, велики део импликација овог феномена и даље је застрашујући колико и фасцинантни за физичаре. Али што га ближе разумемо, то ћемо ближе развијати разумевање како се све познате физичке силе Универзума спајају заједно - ака. теорија свега!
