Zademonstrowano kwantowe splątanie. Einstein się mylił

Naukowcom z Centrum Dynamiki Kwantowej na australijskim Griffiths University udało się po raz pierwszy w historii udowodnić istnienie tzw. efektu splątania cząsteczek. Wykazali tym samym, że Einstein mylił się, wątpiąc w istnienie tego zjawiska i nazywając je "upiornym oddziaływaniem na odległość".

Współczesna mechanika kwantowa była w trakcie jej formułowania regularnie kwestionowana i krytykowana przez Einsteina. Do historii przeszła jego wypowiedź o tym, że "Bóg nie gra w kości", odnosząca się do fenomenu wpływu badacza na obserwowany układ. Również wśród fizyków, którzy konstruowali model kwantowy, pojawiały się liczne kontrowersje na temat tej wizji świata. W podobnym do Einsteina tonie wypowiadał się Erwin Schrödinger, który wyśmiewał paradoks obserwatora w swoim słynnym eksperymencie myślowym. Skoro kot nie może być jednocześnie żywy i martwy, to i przypuszczenie o tym, że stan układu może być nieustalony do momentu jego zbadania musi być błędne.

Jednocześnie jednak model kwantowy jest tak pełny i naukowo atrakcyjny, że fizycy od dziesięcioleci podejmują kolejne próby jego eksperymentalnego dowiedzenia. Najnowsza miała miejsce właśnie na australijskim Griffiths University. Nie udało się tam wprawdzie zaobserwować jednocześnie żywego i nieżywego kota, osiągnięto za to coś niemal równie atrakcyjnego – potwierdzono zachodzenie w naturze kwantowego splątania cząsteczek.

W teorii do splątania dochodzi wtedy, gdy dwie całkowicie odrębne cząsteczki z niewyjaśnionego powodu współdzielą pewne swoje charakterystyki. W jednym z najczęściej przywoływanych przykładów spin, czyli moment pędu jednej cząstki, jest cały czas "lustrzanym odbiciem" tej samej cechy w drugiej – tak że oba spiny zawsze po zsumowaniu dają wartość 0. Jeżeli więc zmienimy moment obrotowy w jednej cząsteczce, natychmiast zmienia się on w drugiej – niezależnie od dzielącej je odległości. Mówiąc o tym zjawisku rozważa się nawet sytuacje, w której takie dwa atomy mogłyby dzielić całe galaktyki, a one wciąż zachowywały by się tak samo.

Nic dziwnego, że tak sformułowane zjawisko musiało budzić obiekcję Einsteina. Cały skonstruowany przez niego model relatywistyczny opiera się na jednej stałej – prędkości światła. Nic we wszechświecie nie może się poruszać szybciej, nawet informacja. Istnienie atomów splątanych przeczyłoby temu założeniu.

Szczególnym przypadkiem atomów splątanych jest sytuacja, w której do powiązania zachodzi między dwiema częściami sztucznie rozdzielonej cząsteczki. Właśnie takie zjawisko udało się zaobserwować w Australii. Naukowcom udało się rozdzielić jeden foton pomiędzy dwa laboratoria i sprawdzić, czy zmiana stanu jednego wywoła natychmiastową reakcję drugiego. Do sprawdzenia tego zjawiska wykorzystali tzw. detektor homodynowy. Pozwolił on zaobserwować załamanie funkcji falowej fotonu w dwóch miejscach naraz.

- Wykonując rozmaite pomiary zaobserwowaliśmy załamywanie się funkcji falowej na różne sposoby, tym samym udowadniając jej istnienie i pokazując, że Einstein się mylił – powiedział profesor Howard Wiseman z Griffiths University.

_ DG _