Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să dovedească că inseparabilitatea cuantică, ceea ce Einstein a descris ca fiind o „acțiune înfricoşătoare la distanță“ se produce între obiecte macroscopice. Această constatare s-ar putea dovedi un important pas înainte în ceea ce priveşte înţelegerea fizicii cuantice.

Inseparabilitatea cuantică este un fenomen din mecanica cuantică în care particulele elementare se corelează reciproc şi interacţionează între ele într-un mod previzibil, indiferent de cât de departe se află unele faţă de altele.

Inseparabilitatea cuantică  sfidează fizica clasică şi modul cum înţelegem realitatea, acesta fiind şi motivul pentru care Einstein a considerat-o atât de „înfricoşătoare”. Între timp, inseparabilitatea cuantică a devenit o piatră de temelie a tehnologiei moderne.

Până în prezent inseparabilitatea cuantică a fost demonstrată doar în sistemele cuantice bazate pe fotoni, ioni sau atomi. Cu toate acestea, cercetări recente demonstrează că această „acțiune infricoşătoare” este într-adevăr o realitate fizică ce caracterizează şi obiectele masive la scară macroscopică.

Prin obiecte masive cercetătorii nu se referă aici la găuri negre, ci, în mod particular, la doi tamburi care vibrează. Diametrul tamburilor este de 15 microni, reprezentativ pentru scara macroscopică, iar cercetătorii au verificat dacă vibraţiile acestor tamburi se „teleportează”.

„Cercetarea noastră extinde gama sistemelor fizice în care se manifestă inseparabilitatea cuantică și are implicații importante privind procesarea cuantică a informațiilor, măsurătorile de precizie și în ceea ce priveşte limitele de aplicare ale mecanicii cuantice”, afirmă cercetătorii.

Studiile recente s-au bazat pe o serie de experimente în care cercetătorii au folosit doi tamburi care vibrează pentru a verifica inseparabilitatea cuantică. Acești tamburi reprezintă oscilatoare mecanice masive, diametrul fiecărui tambur fiind de 15 microni, adică aproximativ egal cu grosimea unui fir de păr uman.

Chiar dacă pentru noi tamburii utilizaţi de cercetători nu par a fi masivi la scară macroscopică, aceştia sunt masivi în comparaţie cu sistemele cuantice, la scara atomică, utilizate anterior pentru a demonstra inseparabilitatea cuantică, fiecare tambur fiind compus din trilioane de atomi.

În cadrul experimentului cercetătorii au răcit un circuit electric supraconductor până aproape de zero absolut, aproximativ -273 grade Celsius. Ulterior, circuitul a fost verificat și măsurat utilizând câmpuri cu microunde.

Inseparabilitate cuantică la scară macroscopică

Credit: Petja Hyttinen și Olli Hanhirova, ARKH Architects Ltd

Prin aplicarea microundelor, tamburii de pe circuit au început să vibreze cu o frecvență ridicată, generând acea stare cuantică specială care l-a preocupat pe Einstein în anii 1930.

Temperaturile extrem de scăzute și câmpurile electrice au eliminat posibilele perturbări și interferențe, astfel încât cercetătorii au putut detecta doar vibrațiile mecanice cuantice ale tamburilor.

De remarcat este şi faptul că inseparabilitatea cuantică a fost menţinută timp de aproape o jumătate de oră, în condiţiile în care în experimentele anterioare cercetătorii au reuşit să păstreze această stare doar pentru câteva fracţiuni de secundă.

Având în vedere că această descoperire a fost făcută la o scară macroscopică, apropiată de ceea ce putem vedea cu ochii noştri, ea are potențialul de a conduce la noi descoperiri în domeniul fizicii: de la înţelegerea legăturii între gravitație și mecanica cuantică şi până la posibilitatea teleportării vibrațiilor mecanice.

„Următorul pas este să demonstrăm teleportarea vibraţiilor mecanice. În teleportarea cuantică, proprietățile fizice ale unui obiect pot fi transmise folosind un canal de inseparabilitate cuantică”, a declarat  Matt Woolley de la University of New South Wales din Australia, un membru al echipei de cercetători.

Chiar dacă deocamdată cercetătorii nu se pronunţă asupra consecinţelor acestui studiu, nu putem subestima importanţa faptului că fizicienii au făcut un prim pas către mecanica cuantică macroscopică.

„Este evident că acesta poate fi începutul unei ere a maşinilor cuantice masive”, a explicat Woolley.

Cercetarea a fost publicată în Nature.

Sursă: Science Alert