Menu Menu

Naukowcy dokonują historycznego przełomu w splątaniu kwantowym

Naukowcy z Brookhaven National Laboratory odkryli nowy rodzaj splątania kwantowego, dając nam wgląd w dziwaczne zjawisko, które powoduje, że cząstki są nierozerwalnie połączone na kosmicznych odległościach.

Za chwilę wyjaśnimy zjawisko naukowe, które kiedyś wprawiło w osłupienie pewnego Alberta Einsteina, więc weź kawę i zapnij pasy.

Naukowcy z Brookhaven National Laboratory zakończyli fascynujące badanie, które rzuca nieco światła na tajemnicę splątania kwantowego.

Mówiąc prościej, ten ciekawy cud odnosi się do idei, że atomy – budulec całej znanej materii – mogą być wewnętrznie połączone, nawet jeśli dzieli je miliardy lat świetlnych przestrzeni. Pomimo niezrozumiałych odległości między nimi zmiana wywołana w jednym teoretycznie wpłynie na drugi. Szalony, prawda?

Ze względu na skalę wyobraź sobie dwie kostki po różnych stronach planety. Wyobraź sobie, że za każdym razem, gdy oba są rzucane, dochodzą w sumie do 7 ze 100% skutecznością. Dzieje się tak, ponieważ komunikują się w jednej chwili poprzez proces splątania.

Pomysł ten został pierwotnie wysunięty przez genialny umysł fizyka Johna Bella w 1964 roku, wprawiając w zakłopotanie innego wizjonera Einstein, który opisał swoje wnioski dotyczące splątania jako „upiorną akcję na odległość”.

Dopiero niedawno ratyfikowane przez grupy badawcze 2015, podstawowe twierdzenie Bella zostało od tego czasu zbadane w kilku głośnych eksperymentach. The najnowszy przełom dokonane przez naukowców z Brookhaven pozwoliło uchwycić bezprecedensowy wgląd w niejasną naturę atomów.

Odkrycia dokonano w Relatywistycznym Zderzaczu Ciężkich Jonów, specjalnym obiekcie w Brookhaven w stanie Nowy Jork, który jest w stanie rozpędzać naładowane atomy (znane jako jony) do prędkości prawie światła.

Kiedy te jony zderzają się lub przechodzą obok siebie, ich interakcje ujawniają więcej informacji o wewnętrznym funkcjonowaniu atomów i przybliżają nas do odkrycia największych tajemnic wszechświata i potrójnych praw mechaniki kwantowej.

W poprzednich badaniach splątania naukowcy obserwowali tylko cząstki z tej samej grupy i ten sam ładunek synchronizujące się w zachowaniach takich jak wirowanie lub pęd. Stwierdzono, że na przykład fotony, które nie mają ładunku ani elektronów i są naładowane ujemnie, wiążą nawet miliardy lat świetlnych od siebie.

Ten ostatni przełom w Nowym Jorku znacznie zmienił nasze postrzeganie splątania, jednak wraz z odkryciem, że zjawisko to może w rzeczywistości wystąpić w dwóch cząsteczkach o różnych ładunkach.

"Nigdy wcześniej nie prowadzono żadnych pomiarów interferencji między rozróżnialnymi cząstkami" - mówi Daniela Brandenburga, profesor fizyki na Ohio State University, który jest współautorem badania.

Brandenburg i jego współpracownicy zarejestrowali to zdarzenie za pomocą najnowocześniejszego detektora o nazwie Solenoidal Tracker w RHIC (lub STAR), aby uchwycić interakcje jonów złota poruszających się z prędkością bliską prędkości światła.

https://twitter.com/WanderZer0/status/1232796286757277697?s=20&t=_2fz8u72__PFM-DL0Edz7A

Chmury fotonów otaczały jony i wchodziły w interakcje z obecnymi w nich gluonami – cząstkami, które spajają jądra atomowe. Z tego narodziły się dwie zupełnie dwucząsteczki, zwane pionami, i tu nastąpił przełom w splątaniu.

STAR pomógł zmierzyć kluczowe właściwości obu, w tym prędkość i kąt uderzenia, a także ich indywidualne rozmieszczenie gluonów. Na tej podstawie ustalono, że oba miały różne ładunki, a mimo to nadal były splątane.

„Patrząc na różne jądra i przyglądając się temu procesowi z większą precyzją, możemy zacząć poznawać coraz więcej szczegółów” – podsumowuje Brandenburg. „To, co tutaj zrobiliśmy, jest dowodem słuszności koncepcji, ale jest o wiele więcej możliwości”.

Chcąc powtórzyć tę technikę w RHIC i innych obiektach, takich jak Wielki Zderzacz Hadronów w Szwajcarii, Brandenburgia jest zdeterminowana, by odkryć tajemnice jąder atomowych.

Czy komputery kwantowe kiedykolwiek naprawdę wystartują w prawdziwym świecie? Wygląda na to, że jesteśmy o krok bliżej odkrycia.

dostępność