TEHNOLOGIJA I ZNANOST

Dva dijamanta povezana čudnim kvantnim uplitanjem

Prevela i uredila: Kristina Vaniček

Matrix World

Live Science

Znanstvenici su uspjeli spojiti dva dijamanta u procesu zvanom uplitanje koji se inače može vidjeti jedino na kvantnoj skali. Uplitanje je tako čudno da ga je Einstein prozvao “sablasnim djelovanjem na daljinu”. To je čudan efekt kada jedan objekt biva povezan s drugim iako su razdvojeni velikim udaljenostima i radnja provedena na jednom će utjecati i na drugoga.

Kvantno uplitanje se obično događa sa subatomskim česticama i predviđeno je u teoriji kvantne mehanike koja upravlja domenom majušnih dijelova materije.

Ali sada su fizičari uspjeli u ispreplitanju dva makroskopska dijamanta demonstrirajući da kvantni mehanički efekti nisu ograničeni na mikroskopsku skalu.

“Smatram da je ovo važan korak u novom načinu razmišljanja o kvantnim fenomenima”, tj. razmišljanja u okvirima uvjeta većega svijeta, sobne temperature, uvjeta okoline.., rekao je fizičar Ian Walmsley sa Oksfordskog sveučilišta u Engleskoj.

Vibracijsko stanje dva prostorno udaljena milimetarska dijamanta su upletena na sobnoj temperaturi.

Nedavno je drugo istraživanje koristilo kvantno uplitanje za teleportaciju dijelova svjetlosne zrake s jednog mjesta na drugo. I prije su drugi istraživači uspjevali u kvantom uplitanju makroskopskih objekata, ali su obično eksperimenti bili provođeni pod specijalnim okolnostima, pripremani na poseban način i ohlađeni na kriogene temperature. U novom postignuću, dijamanti su bili veći i nisu pripremani na poseban način, izjavili su istraživači.

“Kao što možete vidjeti, dijamanti su poprilično veliki. Stoje na stolu, u normalnom okruženju. Laboratorij nije posebno hladan ili topao već je na svakodnevnoj, kućnoj temperaturi”, rekao je Walmsley za Live Science.

Walmsley, skupa sa timom fizičara koje vodi postdiplomac Ka Chung Lee, ostvarili su taj pothvat uplitanjem vibracija dva dijamantna kristala. Da bi to napravili, istraživači su postavili aparaturu da šalje simultano laserski puls obama dijamantima. Kada bi puls udario u dijamant, ponekad bi svjetlo lasera promijenilo boju pri nižoj frekvenciji. To je znanstvenicima pokazalo da je puls izgubio djelić energije.

Iz razloga što energija mora biti konzervirana u zatvorenom sistemu(gdje nema ulaska energije izvana), istraživači su znali da je “izgubljena” energija korištena na neki drugi način. Zapravo, energija je bila konvertirana u vibracijsko gibanje jednoga od dijamanata(doduše u gibanje koje je premalo da bi se vidjelo golim okom). Međutim, znanstvenici nisu znali koji je od dijamanata vibrirao.

Tada su istraživači poslali drugi laserski puls svjetla kroz trenutno vibrirajući sistem. Ovaj put, ako bi se svjetlo pojavilo u boji druge frekvencije, to je značilo da je laserski puls svjetla dobio energiju natrag apsorbiranjem iz dijamanta, zaustavljajući njegovu vibraciju.

Znanstvenici su postavili dva odvojena detektora da bi izmjerili lasersko svjetlo- za svaki dijamant posebno.

Ako dijamanti ne bi bili “upleteni”, istraživači bi očekivali da svaki detektor registrira promijenitu lasersku zraku u otprilike 50% slučajeva. To je slično bacanju novčića, gdje bi prilikom bacanja slučajnost dobitka u prosjeku bila otprilike pola za “glavu” i pola za “pismo”

Umjesto toga otkrili su, pošto su dva dijamanta bila povezana, da je jedan detektor mjerio promjenu svaki put, a drugi detektor se nikad nije upalio. Čini se da su dva dijamanta bili povezani tako da su reagirali kao jedan entitet, nego kao pojedinačni objekti.

Znanstvenici su objavili svoje rezultate 2. prosinca 2011.godine u časopisu Science.

„Nedavni napredak u tehnici kvantne kontrole dozvolio je promatranje kvantnog uplitanja unutar fizičkih sustava s povećanom kompleksnošću i sve većom udaljenošću“, napisao je u popratnom eseju u istom izdanju časopisa Science fizičar Luming Duan sa Sveučilišta u Michiganu koji nije bio uključen u istraživanja.

„Lee i suradnici napravili su veoma važan korak u tom smjeru demonstrirajući uplitanje između oscilirajućih obrazaca atoma – fonon modova – na uzorku od dva dijamanta veličine milimetra na sobnoj temperaturi, odvojenih na makroskopskoj udaljenosti od otprilike 15 centimetara.

„Uz unaprjeđenje razumijevanja uplitanja, istraživači bi mogli pomoći u razvoju bržih kompjutera zvanih fotonički procesori koji bi se oslanjali na kvantne efekte“, rekao je fizičar Michael Sprague sa Oksfordskog sveučilišta koji je također bio uključen u istraživanje.

„Dugoročni cilj je da ako možete iskoristiti moć kvantnih pojava tada potencijalno možete činiti stvari učinkovitije nego što je trenutno moguće“, rekao je Sprague.