Ajnštajn je ovaj kosmički fenomen nazvao "jezivim", a sada su naučnici uspeli da ga posmatraju i snime

Foto: Jin Liwang / Avalon / Profimedia

Nobelova nagrada iz fizike je ove godine otišla naučnicima koji su se bavili problemom kvantne isprepletenosti. 

Ova vest je šturo objavljena uglavnom na svim medijima, ali malo ko zna (u Srbiji možda 1.000 ljudi) šta je tačno ova kvantna isprepletenost (quantum entanglement) i zašto je bitna.

Preporučujemo

Prenosimo članak Science alerta, koji se bavi upravo ovim fenomenom:

Kvantna isprepletenost je povezanost dve čestice ili objekta čija svojstva - iako same čestice ili objekti mogu biti i svetlosnim godinama udaljeni - su povezana na način koji nije moguć po pravilima klasične fizike.

To je čud(es)an fenomen koji je Ajnštajn opisao kao "jezivu akciju na udaljenosti", ali njena čud(es)nost je upravo ono što fascinira naučnike. U studiji iz 2021. godine kvantna isprepletenost je direktno uočena i snimljena na makroskopskom nivou - koji je mnogo veći od subatomskog, u kojem se obično priča o isprepletenosti čestica. 

Dimenzije o kojima je ovde reč su još uvek vema male iz naše perspektive - u eksperimentu su korišćeni mali bubnjevi od aluminijma pet puta tanji od ljudske dlake - ali u carstvu kvantne fizike ovi objekti su apsolutno ogromni.

- Ako analizirate podatke o poziciji i momentu dva bubnja nezavisno, oni izgledaju kao da su vreli - kaže fizičar Džon Tojfel sa Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) u SAD. - Ali ako ih posmatramo zajedno, možemo videti da je ono što izgleda kao slučajan pokret na jednom bubnju u visokoj korelaciji sa drugim, i to na način koji je jedino moguć kroz kvantnu isprepletenost.

I dok se nije mislilo da se kvantna isprepletenost ne može dešavati na makroskopskim objektima, pre ove studije mislilo se da ona ne može da se primeti na većim razmerama, ili da na makroskopskom nivou važi drugi niz pravila.

Nedavno istraživanje dalo je dokaz da nije tako. U stvari, ista kvantna pravila važe i ovde, i to može i da se vidi. Naučnici su podstakli tanke membrane bubnjića da vibriraju pomoću mikrotalasnih protona i održali su ih u sinhronizovanom stanju, kad je reč o njihovim pozicijama i brzinama.

Kako bi se sprečili spoljašnji uticaji, što je čest problem sa kvantnim stanjima, bubnjevi su hlađeni, isprepleteni i izmereni u odvojenim stupnjevima, dok su bili u kriogenski ohlađenom skloništu. Stanja bubnjića su zatim enkodirana u reflektovano mikrotalasno polje koje radi na način sličan radaru.

Prethodna istraživanja su takođe utvrdila da postoji makroskopska kvantna isprepletenost, ali ovo najnovije je otišlo korak dalje: sva neophodna merenja su snimljena, a ne samo deducirana, a isprepletenost je stvorena na deterministički, ne-slučajan način.

U srodnom, ali odvojenom nizu eksperimenata, istraživači koji su takođe radili sa makroskopskim bubnjevima (ili oscilatorima) u stanju kvantne isprepletenosti su pokazali kako je moguće izmeriti poziciju i momenat dve opne bubnja u isto vreme. 

- U našem radu, dve opne su pokazale kolektivni kvantni pokret - rekao je fizičar Lor Mersije de Lepinej sa Univerziteta Aalto u Finskoj. - Bubnjevi su vibrirali u suprotnim fazama, u odnosu jedan na drugi, tako da je jedan od njih bio u kranjoj poziciji vibracijskog ciklusa dok je drugi bio u suprotnoj poziciji, u isto vreme. U ovoj situaciji, kvantna neodređenost pokreta bubnjeva se poništava ako se bubnjevi tretiraju kao jedan kvantno-mehanički entitet.

Ono što je u ovoj vesti bitno je da ona zaobilazi Hajzenbergov princip neodređenosti - ideju da pozicija i momenat ne mogu biti savršeno izmereni u isto vreme. Ovaj princip kaže da merenje jednog mora da se umeša u merenje drugog kroz proces zvan kvantna povratna reakcija.

Pored toga što je potvrdila rezultate druge studije, kad je reč o demonstraciji makroskopske kvantne isprepletenosti, ova studija je iskoristila tu isprepletenost da izbegne kvantnu povratnu reakciju, u suštini istražujući liniju između klasnične fizike (u kojoj se primenjuje princip neodređenosti) i kvantne fizike (gde sada izgleda ne važi).

Jedna od potencijalnih budućih primena rezultata obe studije je ona u kvantnim mrežama - pomoću kojih će se manipulisati i u kojima će se preplitati objekti na makroskopskom nivou kako bi mogli da se napajaju komunikacione mreže sledeće generacije.

(Telegraf/ScienceAlert)