„Eksperyment w 37 wymiarach ujawnia niezwykłość fizyki kwantowej”
Cząsteczki światła, które teoretycznie mogą istnieć jednocześnie w 37 wymiarach, zostały użyte do przetestowania skrajnego przypadku paradoksu kwantowego. Eksperyment ten otwiera nowy rozdział w zrozumieniu zjawisk kwantowych i ukazuje, jak niezwykle „nieklasyczny” jest świat mechaniki kwantowej.
Paradoks kwantowy w nowym świetle
Zhenghao Liu z Politechniki Duńskiej, wraz z zespołem badawczym, przeprowadził eksperyment, który skupiał się na słynnym paradoksie Greenbergera-Horne’a-Zeilinger’a (GHZ). Paradoks ten jest jednym z fundamentów teorii kwantowej, który demonstruje, że cząstki kwantowe mogą być powiązane w sposób, który jest sprzeczny z naszą intuicją na temat klasycznego świata.
„Ten eksperyment pokazuje, że fizyka kwantowa jest jeszcze bardziej nieklasyczna, niż wielu z nas wcześniej sądziło. Możliwe, że 100 lat po jej odkryciu wciąż widzimy jedynie czubek góry lodowej,” mówi Liu. Jego słowa podkreślają, jak mało nadal rozumiemy z niezwykle skomplikowanego świata mechaniki kwantowej, który zupełnie wykracza poza nasze codzienne doświadczenia.
Cząsteczki światła jako narzędzie badawcze
Podczas eksperymentu badacze wykorzystali cząstki światła, czyli fotony, które mogą wchodzić w stany superpozycji kwantowej. Oznacza to, że jednocześnie mogą istnieć w wielu wymiarach i stanach. W tym przypadku fotony te zostały skonfigurowane tak, aby reprezentowały aż 37 wymiarów jednocześnie, co umożliwiło naukowcom przeprowadzenie skomplikowanych badań związanych z paradoksem GHZ.
Stan GHZ to szczególny rodzaj splątania kwantowego, który jest niezwykle wrażliwy na zakłócenia i trudny do osiągnięcia w warunkach laboratoryjnych. Jednak jego badanie pozwala zagłębić się w podstawowe pytania dotyczące natury rzeczywistości i granic teorii kwantowej. Eksperyment Liu i jego zespołu rzuca światło na to, w jaki sposób teoretyczne modele kwantowe mogą być testowane w praktyce, z wykorzystaniem zaawansowanych technologii optycznych.
Implications for the future
Wyniki tego eksperymentu otwierają nowe możliwości w wielu dziedzinach nauki i technologii. Jednym z najważniejszych zastosowań może być rozwój komputerów kwantowych, które wykorzystują zasady mechaniki kwantowej do przeprowadzania obliczeń znacznie szybciej niż tradycyjne komputery. Splątanie kwantowe i superpozycja, jakie zaobserwowano w eksperymencie, mogą być kluczowe dla budowy bardziej zaawansowanych systemów obliczeniowych.
Innym obszarem potencjalnych zastosowań jest kryptografia kwantowa, która wykorzystuje właściwości cząstek kwantowych do tworzenia praktycznie nieprzenikalnych metod szyfrowania danych. W miarę jak świat staje się coraz bardziej zależny od technologii cyfrowych, takie systemy mogą odegrać kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa informacji.
Wciąż wiele do odkrycia
Eksperyment Liu pokazuje, że teoria kwantowa nadal zaskakuje i wykracza poza granice ludzkiego zrozumienia. Chociaż fizyka kwantowa została po raz pierwszy sformułowana ponad sto lat temu, wciąż pozostaje wiele pytań dotyczących fundamentalnych zasad tego, jak działa wszechświat. Być może jest to dopiero początek podróży w odkrywaniu tego, co kryje się poza widocznym światem.
Dzięki takim badaniom jak to przeprowadzone przez zespół w Danii, naukowcy mogą zbliżyć się do odpowiedzi na te pytania i otworzyć drzwi do nowych technologii, które jeszcze bardziej zmienią nasze codzienne życie.
