Po 20 latach odkryto nowy rodzaj splątania kwantowego
Zespół naukowców z Izraelskiego Instytutu Technologicznego dokonał ważnego odkrycia w fizyce kwantowej. Mowa o nowym rodzaju splątania kwantowego obejmującego całkowity moment pędu fotonów — cząstek światła — wewnątrz niezwykle małych struktur. To pierwsze tego rodzaju odkrycie od 20 lat.
Czym jest splątanie kwantowe?
Splątanie kwantowe, czy też stan splątany, to zjawisko w fizyce, które zostało sformułowane w latach 30. przez Alberta Einsteina, Borisa Podolsky’ego, i Nathana Rosena. Wskazuje, że dwie cząstki mogą być powiązane w taki sposób, że jeśli zmierzymy tylko jedną, natychmiast dowiemy się czegoś o drugiej, niezależnie od tego, gdzie się znajdują.
Jeszcze w ubiegłym wieku fizycy wykazali, że splątanie kwantowe może mieć ważne efekty dla rozwoju technologii. Odnosi się do nich idea teleportacji kwantowej, w której informacje mogą być przekazywane w sposób niewidoczny między splątanymi cząstkami. Stało się to podstawą komunikacji kwantowej, która może w przyszłości przekształcić w transfer danych.
Pierwszy nowy rodzaj splątania kwantowego po 20 latach
Od tego czasu wykazano, że splątanie działa dla wielu różnych typów cząstek, w tym fotonów. Może zależeć od różnych czynników m.in. koloru, kierunku pola elektrycznego czy tego jak wirują. Ta ostatnia cecha nazywana jest momentem pędu.
Do tej pory naukowcy uważali moment pędu fotonu za dwie odrębne rzeczy: spin i orbitę. Ale gdy fotony są ściśnięte w niewiarygodnie małych przestrzeniach - mniejszych niż długość fali świetlnej - właściwości te łączą się w jedną: całkowity moment pędu.
W swoim nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Nature, naukowcy z Izraelskiego Instytutu Technologicznego pod przewodnictwem doktoranta Amita Kama i doktor Shai Tsessesa po raz pierwszy wykazali, że fotony w tych nanoskalowych systemach mogą zostać splątane nie przez zwykłe właściwości, ale tylko przez całkowity moment pędu. Oznacza to, że po raz pierwszy od ponad 20 lat odkryto nową formę splątania kwantowego.
Odkrycie może doprowadzić do powstania sposobów budowania mniejszych, szybszych i bardziej wydajnych technologii kwantowych, pomagając przenieść moc obliczeń kwantowych i komunikacji do jeszcze mniejszych przestrzeni. Ta miniaturyzacja zwiększa interakcję między fotonem a materiałem, przez który cząsteczka podróżuje. To może w przyszłości doprowadzić do opracowania nowych narzędzi do projektowania opartych na fotonach kwantowych komponentów komunikacyjnych i obliczeniowych.
