Istraživanje nagrađeno Nobelom za fiziku pokazuje da je kvantna mehanika naprosto - čudna
Ideja isprepletenosti još uvijek zbunjuje, a ni sami laureati ne znaju zašto se točno događa
U utorak je Kraljevska švedska akademija dodijelila Nobelovu nagradu za fiziku Alainu Aspectu, Johnu Clauseru i Antonu Zeilingeru za eksperimente u kvantnoj znanosti. Svaki znanstvenik dobiti će trećinu od 10 milijuna švedskih kruna, podijelit će otprilike 900.000 eura nagrade koja ide uz tu čast. Njihovo istraživanje postavilo je temelje za ultra sigurne komunikacije i složeno računalstvo, te pokazalo da je kvantna mehanika, polje koje se bavi kretanjem i interakcijom najmanjih čestica, u osnovi vrlo čudna.
Trojica znanstvenika provela su pokuse koji su pokazali posebno stanje zvano “isprepletenost” kada je, “u određenome smislu” više sićušnih čestica povezano, tako da ono što se događa jednoj određuje što se događa drugima, čak i kada su odvojene velikim udaljenostima, napisao je odbor za Nobelovu nagradu u priopćenju. Kada znanstvenik odredi stanje neke čestice, sve ostale koje su se s njom zaplele, odmah će poprimiti isto stanje, bez obzira na to gdje se nalazile, čak i ako su u dalekoj galaksiji, piše Scientific American.
Fenomen se ne može objasniti tipičnim zakonima fizike
Radeći neovisno, Clauser i Aspect dokazali su da se ovaj fenomen ne može objasniti tipičnim zakonima fizike, a Zellinger je pokazao da isprepletenost može teleportirati informacije između povezanih čestica, piše Science. “Rad lauerata u osnovi je otvorio cijelo polje kvantne informacijske znanosti i tehnologije” rekao je za Science Ronald Hanson, kvantni fizičar na Tehnološkom učilištu Delft.
Eksperimenti koje su dobitnici Nobelove nagrade izveli povezani su s raspravom znanstvenika iz tridesetih godina prošlog stoljeća o prirodi stvarnosti, piše Quanta. Albert Einstein je vjerovao da objekti imaju točno definirana svojstva, ali fizičari Niels Bohr i Erwin Schroedinger zastupali su temeljnu ideju kvantne teorije: da svojstva objekata postoje u stanju neizvjesnosti dok se ne izmjere (Schroedingerova mačka je i živa i mrtva dok ne otvorite kutiju.)
Bellov misaoni eksperiment
Einstein je smatrao da stanje neizvjesnosti ne postoji, čak i ako se čini da su svojstva čestice, poput položaja elektrona, nesigurna. Tvrdio je da ih moraju definirati “skrivene varijable” koje znanstvenici ne vide. U suprotnom, ono što je utjecalo na te čestice moralo bi se kretati brže od brzine svjetlosti kako bi izvršilo trenutnu promjenu u svojim dalekim suputnicima, a ništa ne putuje brže od brzine svjetlosti, tvrdio je Einstein.
U šezdesetim godinama, fizičar John Stewart Bell, osmislio je misaoni eksperiment koji se oslanjao na parove isprepletenih čestica kako bi teoretski testirao Einsteinovu ideju, navodi Science. U biti, zamislio je dvoje ljudi koji istodobno promatraju dvije zapletene čestice. Da skrivene varijable doista postoje, svojstva zapetljanih parova bila bi povezana, ali samo do određenoga stupnja, piše Science.
Ideja isprepletenosti još uvijek zbunjuje
No, 1972. godine, Clauser i kolege izveli su prvu uspješnu verziju Bellovog misaonog eksperimenta u stvarnome svijetu. Kako su izmjerili super jake korelacije, njihov eksperiment je pokazao da je kvantna mehanika bila u pravu. Clauser je bio iznenađen jer je očekivao da će rezultati podržati Einsteinove ideje, prema Quanti.
Desetljeće kasnije, Aspect i kolege proveli su rafiniraniji eksperiment koji je isključio još jedno potencijalno objašnjenje isprepletenosti, dodatno podupirući kvantnu teoriju. Posljednja velika rupa u zakonu Bellova eksperimenta zatvorena je 2015. godine, navodi Scientific American. Ideja isprepletenosti još uvijek zbunjuje i ni sami laureati ne znaju zašto se točno događa, piše Associated Press. No, svaki od njih je u svojim istraživanjima dokazao da postoji.
Velike implikacije na prijenos informacija
Ovo otkriće ima implikacije na prijenos informacija na velike udaljenosti u kvantnom internetu, što bi moglo omogućiti ultrasigurnu, šifriranu komunikaciju, piše Science. Inovacije bi mogle dovesti do novih senzora i teleskopa, piše Nature News.
“Rastuće investicije u kvantne tehnologije koje se sada događaju u svijetu grade se na znanstvenim temeljima koji proizlaze iz pionirskog rada Bella, Clausera, Aspecta i Zeillingera”, kaže za Scientific American John Preskill, kvantni informacijski znanstvenik na CalTechu.