Naukowcy znów udowodnili pomyłkę Einsteina
Albert Einstein na zawsze pozostanie jednym z najważniejszych fizyków, którego dzieła są kanonem nauki. Niemniej, nawet najwięksi geniusze popełniają błędy, co dowiodły badania zespołu szwajcarskich naukowców. Jednym eksperymentem obalili założenia Einsteina dotyczące mechaniki kwantowej.
Założenia fizyki, z którymi Einstein się nie zgadzał
Austriacki fizyk miał na bakier z całą mechaniką kwantową. Einstein sugerował w swoich czasach, że jest ona jeszcze zbyt trudna do zrozumienia. Przez to kwestionował założenia "splątania kwantowego", jednej z największej zagwozdki fizyki.
W uproszeniu splątanie kwantowe to określenie związku między podstawowymi właściwościami cząsteczek, które nie mogły wystąpić przypadkowo np. pęd, położenie lub polaryzacja. Jeśli znamy cechę jednej cząsteczki, to od razu znamy wartość tej samej cechy u drugiej. Można to porównać do pary skarpetek. Jeśli znajdziemy lewą skarpetkę, to możemy być pewni, że jeszcze nieznaleziona będzie pasować na naszą prawą stopę.
Albert Einstein, Borys Podolski i Nathan Rosen w 1935 roku opublikowali pracę mającą dowodzić, że mechanika kwantowa nie jest kompletna, bo skoro cząsteczki są "splątane", to muszą reagować na zmiany swoich cech nieważne, w jakiej są odległości. Naukowcy przez to wskazywali, że w "splątaniu" cząsteczki mogłyby przesyłać między sobą informacje szybciej od światła, jeśli nie znajdowały się blisko siebie. Było to sprzeczne z przyjętymi zasadami fizyki.
Według Einsteina taki wniosek naruszał mechanikę kwantową i wskazywał, że w atomowym mikrokosmosie musiał istnieć jakiś czynnik przypadkowości. Stąd też nazywał splątanie kwantowe "upiornym oddziaływaniem na odległość".
Nowy eksperyment, obalający twierdzenie Einsteina
Tę "upiorność" odczarowywano przez lata. Głównym narzędziem w tym był tzw. test Bella, gdzie wykonuje się losowy pomiar na dwóch splątanych cząstkach w tym samym czasie i sprawdza się ich nierówności.
W 2015 roku udało się przeprowadzić pierwsze prawdziwie wolne od luk i niedociągnięć testy Bella, tym samym rozstrzygając stary spór, na niekorzyść Einsteina. Niemniej naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu, postanowili pójść o krok dalej, sugerując jeszcze lepszy i dokładniejsze podejście, całkowicie obalające założenia Einsteina.
Szwajcarscy naukowcy dowiedli, że splątanie kwantowe działa również w obwodach nanoprzewodowych. Wskazuje to, że założenia mechaniki kwantowej działają również na większych obiektach niż chociażby fotony czy jony.
Co jednak ważniejsze Szwajcarzy przeprowadzili swój test Bella na niezwykle dużej odległości 30 metrów. Jej wnętrze miało temperaturę zera absolutnego (-273.15°C). W tym układzie światło potrzebowało 110 nanosekund, aby przebyć drogę, a pomiary zostały wykonane w zaledwie kilka nanosekund mniej. Naukowcy wykorzystali fotony mikrofalowe do stworzenia splątania i wykazali naruszenie nierówności Bella.
Zastosowanie nie tylko w teoretycznej fizyce
Eksperyment szwajcarskich naukowców jest najlepszym dowodem na błędne założenia Einsteina wobec "splątania kwantowego". Jednak nie wskazują tylko, że nawet geniusz może się mylić. Jego wynik może mieć realny wpływ na niektóre dziedziny życia.
Zmodyfikowane testy Bella mogą być wykorzystywane w kryptografii, na przykład do wykazania, że informacje są faktycznie przesyłane w postaci zaszyfrowanej. […] Dzięki naszemu podejściu możemy udowodnić, że nierówność Bella jest naruszona znacznie skuteczniej, niż jest to możliwe w innych konfiguracjach eksperymentalnych. To sprawia, że jest to szczególnie interesujące dla praktycznych zastosowań
