10.09.2012

Kołyska NewtonaFoto: sxc.hu

 

Międzynarodowa grupa fizyków, pracująca pod kierunkiem austriackiego badacza Antona Zeilingera teleportowała stan kwantowy na odległość 143 km. To rekord. Wcześniejszy należał do Chińczyków i wynosił 97 km. W teleportacji kwantowej nie chodzi jednak wcale o odległości. A o co?

Jeśli teleportować, to w pięknych okolicznościach przyrody. Teleportacji dokonano na Wyspach Kanaryjskich z La Palmy na Teneryfę. Zespół chce teraz teleportować stan kwantowy w kosmos, na pokład ISS (a zatem na odległość ok. 400 km).

Chodzi tutaj nie tyle o przeniesienie danych kwantów w przestrzeni, ale o odtworzenie ich stanu (polaryzacji i innych cech) w jakimś innym miejscu. To możliwe, bo fotony z eksperymentu na Wyspach Kanaryjskich (i chińskiego) były połączone niezwykłym więzem, zwanym splątaniem kwantowym. Splątanie jest tak silne, że łączy cząstki niezależnie od dzielącej je odległości. Jak widać, nawet 143 km nie stanowią tutaj żadnego kłopotu. 

Splątanie kwantowe należy do najbardziej zaskakujących zjawisk przewidzianych przez mechanikę kwantową. Pojawia się ono między obiektami kwantowymi - cząstkami elementarnymi, atomami, jonami - które oddziaływały ze sobą w specyficzny, opisany przez mechanikę kwantową sposób.

Stan cząstek wprowadzonych w splątanie jest skorelowany. Badając jedną z nich, otrzymujemy informację o stanie jej "koleżanki", a ponieważ stan każdej z nich przed pomiarem jest nieokreślony, to mierząc go w przypadku jednej, determinujemy też stan tej drugiej. Co jeszcze ciekawsze, z mechaniki kwantowej nie wynika żadne opóźnienie czasowe, więc fizycy (w tym Einstein) doszli do wniosku, że oznacza to natychmiastowe oddziaływanie z nieskończoną prędkością również na tą drugą, odległą cząstkę, co jest sprzeczne z teorią względności. Einstein nazwał nawet to zjawisko "upiornym działaniem na odległość". - Teleportacja polega na stworzeniu odległej kopii - wyjaśnia Philippe Grangier z Institut d'Optique w Palaiseau (Francja). 

Celem badaczy, którzy przeprowadzają te eksperymenty jest zatem nie tyle bicie rekordów odległości, ile wypracowanie dobrych metod wprowadzania cząstek w stan splątania i pomiaru ich cech. Te metody różnią się w zależności od tego, jaki rodzaj cząstki chcemy teleportować - atom, foton czy na przykład jon.

O przedmiotach makroskopowych, np. ludziach, na razie nie może być mowy. - To byłoby tak skomplikowane, że na razie jest w ogóle nie do pomyślenia - mówi Zeilinger. Najprawdopodobniej taki makroskopowy obiekt uległby natychmiastowemu zniszczeniu.

No dobrze, w takim razie po co się tym zajmować? Teleportacja stanów kwantowych może być szalenie użyteczna - na przykład do szybkiego i bezpiecznego przenoszenia informacji. Jeśli dobrze opanujemy splątanie kwantowe, teoretycznie będziemy mogli przesłać informację do innej galaktyki - i to błyskawicznie.

Jak na razie, oczywiście, naukowcom idzie jak po grudzie. Do eksperymentów potrzeba skomplikowanej aparatury, która utrzyma cząstki w miejscu, a także doskonałych warunków pogodowych, żeby nie było żadnych zakłóceń w trakcie całego procesu.

(ew/Phys.Org, Popsci)