[origo] Huszonöt kilométeres távolságra sikerült teleportálni egy foton állapotát. A két részecske összefonódása ekkora távolságban sem szakadt meg, ami jó hír a kvantumkommunikációnak.
A Genfi Egyetem fizikusai a teleportáció 9 km-es rekordját döntötték meg, amelyet szintén ők állítottak fel 10 évvel ezelőtt. Esetükben a teleportáció nem azt jelenti, hogy az egyik helyen valami a szó szoros értelmében eltűnik, a másikon pedig megjelenik – mint a tudományos fantasztikus filmeken -, sokkal inkább az információ közvetítéséről, kvantumállapotok másolásáról van szó.
Az egyik legfurcsább fizikai jelenség
A kvantumösszefonódás a modern fizika egyik legkülönösebb jelensége. Olyan kapcsolatot jelent, amely független a távolságtól. Két összefonódott részecske között misztikus, elemi kapcsolat van: az egyik állapotának megváltozása a másikra is azonnali hatással van, akkor is, ha több galaxisnyi távolság van közöttük – tehát a fény sem képes ilyen gyorsan közvetíteni az információt.
Ez kommunikációs szempontból rendkívül ígéretes terület, mert nagyon kecsegtető a késés nélküli információtovábbítás. Az óriási távolság miatt a Curiosity marsjáróval való kommunikáció például átlagosan 20 percet késik – ez érvényes minden egyes üzenetre, így nehézkes az irányítás.
Lehet-e valami gyorsabb a fénynél?
A kvantumösszefonódás nagy kérdése, hogy sikerül-e majd a gyakorlatban is alkalmazni az azonnali kommunikációt. A legnagyobb kérdés, hogy lehet-e a fénynél gyorsabban üzenetet küldeni? A tudomány jelenlegi állása szerint nem, mert ez sérthetné a kauzalitást, az ok-okozati összefüggést. Jelenleg úgy tűnik, semmi sem lehet gyorsabb a fénynél, ezt bizonyította a fénynél (nem) gyorabb neutrínók bukása is.
A kvantum-összefonódás azonban nem jelenti azt, hogy az összefonódott részecskepár két tagját egymástól eltávolítva az egyikkel “kapcsolható” válik a másik. A két részecske közötti kommunikáció is a kvantummechanikán alapszik, így nem lehet velük klasszikus üzeneteket küldözgetni. Ha a két összefonódott részecske képes is valamiféle kozmikus távolságokat leküzdő kommunikációra, azt mi sehogy, vagy csak nagyon korlátozottan hasznosíthatnánk.
Kauzalitás?
A kauzalitás valószínűleg a legalapvetőbb fizikai törvény, amely legegyszerűbb formájában ennyit állít: az ok megelőzi az okozatot és nem fordítva. A fénynél nagyobb sebességek viszont felboríthatják ezt az alapvető egyensúlyt, egy eseménynek azelőtt lehetne hatása, mielőtt bekövetkezett. Ez a klasszikus fizika jelenlegi állása – és a józan ész – szerint lehetetlen.
Fogkefék a táskákban
A Bécsi Egyetem fizikusa, Dr. Rainer Kaltenbaek a következőképpen magyarázza a kvantumösszefonódás kommunikációs képességeit. Tegyük fel, hogy mindketten ugyanazon reptéren vagyunk, és ugyanolyan táskánk van. Csak nekünk van két teljesen ugyanolyan táskánk, senki másnak nincs ilyen az egész világon. Te elmész mondjuk Izlandra, én pedig New Yorkba. Amikor én a hotelben kinyitom a táskám, meglátom benne a te fogkeféd. Ekkor azonnal tudom, hogy a te táskád van nálam, az enyém pedig nálad. Ezt felfoghatjuk úgy, hogy ekkor megmértem a táska kvantumállapotát. Amíg nem nyitom ki, nem tudom, hogy melyik az enyém és melyik a tiéd. Amikor viszont kinyitottam, megmértem a táskát, a tartalma a ködös kvantumállapotból klasszikussá vált. Ekkor azonnal információt szereztem a nálad, Izlandon lévő táskáról is. Se a te táskád, se az enyém nem változott igazából meg azzal, hogy kinyitottam, nem teleportálódott át a fogkeféd az enyémbe. Mégis, én csak a nálam lévő táskával való babrálással információt szereztem egy tőlem távol lévő másik táskáról.
Három foton története
A svájci kutatók legfontosabb eredménye az, hogy 25 km-re tudták távolítani egymástól az összefonódott részecskéket anélkül, hogy megtörtél volna a köztük lévő kapcsolatot. A két összefonódott foton egyikét elküldték egy hosszú optikai kábelen, a másikat pedig “felfüggesztették” egy kristályban. Eztán egy harmadik fotont küldtek az épp utazó első foton után, amelyek aztán találkoztak.
Azt tapasztalták, hogy a harmadik fotonból származó információ nem tűnt el az első fotonnal való találkozáskor, hanem megjelent abban a kristályban, amely a második fotont tárolta. Ez az eddigi legnagyobb távolság, amelyen kísérletileg is tapasztaltak kvantumösszefonódást. Eredményeiket a Nature Photonics tudományos szakfolyóiratban publikálták.
A kutatás vezetője, Nicolas Gisin idén elnyerte az egyik legrangosabb svájci kitüntetést, a Marcel Benoist díjat is.
Forrás: Origo