Kvantové prepojenie dvoch fotónov sa prekvapivo zobrazilo ako symbol „jin-jang“

Vedci použili prvú techniku svojho druhu na vizualizáciu dvoch kvantovo prepojených svetelných častíc v reálnom čase, vďaka čomu sa zobrazujú ako ohromujúci kvantový symbol „jin-jang“. Nová metóda, nazývaná dvojfotónová digitálna holografia, využíva veľmi presnú kameru a mohla by sa použiť na masívne urýchlenie budúcich kvantových meraní. Vedci svoje zistenia uverejnili v časopise Nature Photonics.

Kvantové prepojenie (entanglement, zvláštne spojenie medzi dvoma vzdialenými časticami) umožňuje dvom časticiam svetla alebo fotónom, aby sa navzájom nerozlučne spojili, takže zmena jednej z nich spôsobí zmenu druhej bez ohľadu na to, ako ďaleko sú od seba. Na presné predpovedanie kvantového objektu potrebujú fyzici nájsť jeho vlnovú funkciu: opis jeho stavu existujúceho v superpozícii všetkých možných fyzikálnych hodnôt, ktoré môže fotón nadobudnúť. Entanglement robí z nájdenia vlnovej funkcie dvoch spojených častíc výzvu, pretože akékoľvek meranie jednej z nich spôsobí okamžitú zmenu aj v druhej.

Fyzici zvyčajne pristupujú k tejto prekážke metódou známou ako kvantová tomografia. Keď vezmú komplexný kvantový stav a použijú naň projekciu, zmerajú niektorú vlastnosť patriacu tomuto stavu, napríklad jeho polarizáciu alebo hybnosť, oddelene od ostatných. Opakovaním týchto meraní na viacerých kópiách kvantového stavu môžu vedci vytvoriť predstavu o pôvodnom stave z výsekov s menším počtom dimenzií. Tento proces poskytuje všetky správne informácie, ale vyžaduje si aj veľa meraní a vychrlí množstvo „nepovolených“ stavov, ktoré sa navyše neriadia fyzikálnymi zákonmi.

Vedcov tak čaká neľahká úloha starostlivo odstraňovať nezmyselné stavy, čo môže v závislosti od zložitosti systému trvať hodiny alebo dokonca dni. Aby to výskumníci obišli, použili holografiu na zakódovanie informácií z vyšších dimenzií do zvládnuteľných častí, ktoré majú menej dimenzií. Optické hologramy používajú na vytvorenie 3D obrazu dva svetelné lúče: jeden lúč dopadá na objekt a odráža sa od neho, zatiaľ čo druhý svieti na záznamové médium. Hologram vzniká na základe interferenčného obrazca svetla, teda obrazca, v ktorom sa vrcholy a spodky dvoch svetelných vĺn sčítavajú alebo vzájomne rušia.

Výskumníci použili podobnú metódu na zachytenie obrazu prepojeného stavu fotónov prostredníctvom interferenčného obrazca, ktorý vytvorili s iným známym stavom. Potom zachytením výsledného obrazu nanosekundovou presnou kamerou vedci rozobrali získaný interferenčný obrazec a odhalili tak ohromujúci obraz „jin-jang“ dvoch prepojených fotónov. „Táto metóda je exponenciálne rýchlejšia ako predchádzajúce techniky a namiesto dní si vyžaduje len minúty alebo sekundy,“ uviedol vo vyhlásení spoluautor štúdie Alessio D'Errico, postdoktorand na Ottawskej univerzite v Kanade.

Zdroj: livescience.com.