Faptul că particulele cuantice se pot influenţa reciproc indiferent cât de departe sunt una de cealaltă a fost numit de Einstein "o stranie acţiune la distanţă". Un experiment recent extinde fenomenul prin corelarea unei perechi de fotoni care nu au coexistat deloc în timp.
Ne putem doar imagina consternarea lui Einstein la aflarea veştii că aşa ceva e posibil. Experimentul ar putea ajuta ştiinţa criptografiei la mare distanţă, cât şi extinderea graniţelor complicatei teorii a mecanicii cuantice.
În centrul fenomenelor se află fenomenul de inseparabilitate (corelativitate) cuantică în care stările cuantice a două entităţi devin interconectate. Implicaţiile acestui fenomen pentru două particule aflate la distanţă una de cealaltă l-au şocant până şi pe Einstein, dar lucrurile au devenit şi mai bizare anul trecut.
Joachim von Zanthier de la Universitatea Erlangen-Nuremberg, Germania şi colegii acestuia, au arătat, în principiu, că inseparabilitatea cuantică poate de asemenea să funcţioneze pentru particule care nu au existat niciodată în acelaşi timp.
Hagai Eisenberg de la Universitatea Ebraică din Ierusalim şi colegii lui au pus în scenă acest experiment, folosind un procedeu denumit “interschimbarea partenerului corelat cuantic”. Dacă se iau două perechi de fotoni corelaţi cuantic şi din fiecare pereche se ia câte un foton, cei doi astfel selectaţi fiind apoi corelaţi între ei, se vor decupla primele două perechi cu care s-a început şi se va crea o a doua pereche, proaspăt corelată cuantic, între ceilalţi doi fotoni rămaşi. Echipa lui Eisenberg a folosit această inversare pentru a corela un foton cu altul care nu mai exista de mult.
Experimentul a început cu o pereche de fotoni corelaţi cuantic 1 şi 2, după care a fost măsurată starea cuantică a fotonului 1, fapt care a distrus particula. Fotonul 2 a continuat să existe şi, după circa 100 de nanosecunde, echipa a creat o nouă pereche de fotoni corelaţi cuantic, 3 şi 4. Când aceştia au corelat fotonul 2 cu fotonul nou-născut 3, fotonul 4 a devenit, de asemenea, corelat cuantic cu fotonul 1, chiar dacă fotonul 1 era în acel moment “mort” (vezi diagrama de mai jos).
Cercetători au dedus că fotonul 4 era corelat cuantic cu fotonul 1 prin măsurarea stării fotonului 4, care depinde de stările măsurate pentru fotonii 1, 2 şi 3. "Fără ideea de corelativitate cuantică nu se poate explica acest fenomen", afirmă von Zanthier, care nu a participat la acest ultim experiment. "Viitorul foton, care nu este încă născut, este puternic influenţat de un foton care era deja mort."
Rezultatul ar putea impulsiona criptografia cuantică, în cadrul căreia fotoni corelaţi cuantic sunt folosiţi pentru a transmite o cheie secretă de criptare. Corelativitatea cuantică face acest proces sigur deoarece, dacă un foton este interceptat, partenerul lui înregistrează acest lucru, permiţând astfel ca respectiva cheie de criptare să fie abandonată.
Interschimbarea partenerului corelat cuantic poate permite desfăşurarea acestui proces pe distanţe foarte mari. Să luăm de exemplu perechea corelată cuantic 1 şi 2 creată în Londra. Fotonul 2 poate fi trimis la Paris unde va avea loc o schimbare reciprocă de partener corelat cuantic, folosind o altă pereche de fotoni, 3 şi 4. Fotonul 4 este acum corelat cuantic cu fotonul 1 – încă la Londra – şi poate fi apoi trimis la Berlin. Comunicarea cuantică între Londra şi Berlin este acum posibilă, chiar dacă niciun foton nu s-a deplasat pe acea distanţă.
Procesul poate fi dezvoltat prin inversări ulterioare tot drumul până la Bejing, să spunem. Dar momentan, Londra va trebui să ţină de fotonii ei până ce lanţul va fi complet, proces care se poate complica pe măsură ce distanţa totală creşte.
Noul experiment arată că Londra poate să măsoare fotonii ei cu mult timp înainte că cei din Beijing să existe."Londra poate să înceapă deja să lucreze", spune Johannes Kofler de la Institutul Max Planck de Optică Cuantică Garching, Germania. "Acest lucru e extraordinar."
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Photon reaches from beyond the grave in quantum trick, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Mihai Panoschi
