Fizica cuantică se referă la o lume compusă din obiecte infinit de mici. Dar de câţiva ani, cercetătorii de la University of Geneva (UNIGE), Elveția, încearcă să observe proprietăţi ale fizicii cuantice la o scară mai mare, chiar la nivel macroscopic.
În luna ianuarie a anului 2011, ei au reuşit să observe fenomenul de inseparabilitate cuantică în cazul cristalelor, care depăşesc dimensiunea lumii atomice. În prezent, echipa profesorului Nicolas Gisin a obţinut, cu succes, inseparabilitatea cuantică (eng. quantum entanglement) a două fibre optice ce conţin 500 de fotoni. În comparaţie cu experimentele anterioare, care au fost efectuate cu fibre optice ce conţineau un singur foton, această nouă realizare (care a fost publicată în revista Nature Physics) încearcă să răspundă la o întrebare fundamentală: pot supravieţui proprietăţile cuantice la nivel macroscopic?
De treizeci de ani, fizicienii sunt capabili să obţină inseparabilitatea cuantică a perechilor de fotoni (particule de lumină). În acest fel, o acţiune asupra uneia din particulele pereche va avea o influenţă instantanee asupra celei de-a doua particule din pereche, indiferent de distanţa şi obstacolele dintre ele. Acest fenomen se produce ca şi cum ar exista un singur foton în două locuri diferite. Având această descriere în minte, ne putem întreba: obiectele de dimensiuni mai mari pot fi, de asemenea, inseparabile cuantic, la nivel macroscopic?
Intuitiv, am putea crede că legile fizicii care se aplică la nivel atomic ar putea fi aplicabile şi în lumea macroscopică. Cu toate acestea, încercările de a dovedi acest lucru nu sunt uşoare. De fapt, atunci când se măresc dimensiunile unui sistem cuantic, acesta interacţionează din ce în ce mai mult cu mediul înconjurător, care elimină rapid proprietăţile sale cuantice. Acest fenomen, cunoscut sub numele de decoerență cuantică, reprezintă una dintre cauzele care afectează capacitatea sistemelor macroscopice de a-şi putea păstra proprietăţile lor cuantice.
De la nivelul microscopic la cel macroscopic
În ciuda acestor limitări, și ca urmare a progreselor tehnologice, oamenii de ştiinţă, din cadrul Faculty of Science a UNIGE, au fost în măsură să realizeze inseparabilitatea cuantică a două fibre optice conţinând 500 de fotoni, spre deosebire de experimentele anterioare în care s-au utilizat fibre optice cu un singur foton.
Pentru a face acest lucru, echipa condusă de Nicolas Gisin, profesor de fizică, a creat inseparabilitatea cuantică dintre două fibre optice la un nivel microscopic, înainte de a trece la un nivel macroscopic. Starea cuantică descrisă prin fenomenul de inseparabilitatea cuantică a supraviețuit tranziției la o scară mai mare și fenomenul a putut fi observat chiar cu mijloacele tradiționale de detectare, adică practic cu ochiul liber.
Pentru a verifica dacă inseparabilitatea cuantică a supravieţuit în lumea macroscopică, fizicienii au reconvertit fenomenul la nivel microscopic.
„Acesta este primul experiment, realizat la o scară mare, ce deschide calea pentru multe aplicaţii pe care fizica cuantică le poate oferi. Inseparabilitatea cuantică la nivel macroscopic este unul dintre subiectele principale de cercetare în domeniu şi noi sperăm să obţinem acest fenomen pentru obiecte din ce în ce mai mari, în anii următori", a spus profesorul Gisin.
Traducere de Cristian-George Podariu după quantum-physics-macroscopic cu acordul editorului
