Wszystko za sprawą Jamesa Thompsona, który przewodził zespołowi stojącemu za publikacją, która trafiła na łamy Nature. Naukowiec wraz ze współpracownikami po raz pierwszy skutecznie połączył dwie cechy mechaniki kwantowej: splątanie między atomami i delokalizację. Dzięki temu możliwe powinno stać się zaprojektowanie wydajniejszych czujników kwantowych.
Czytaj też: Procesory kwantowe ulepszone ponad 100 razy. Australijczycy wyznaczają nowe standardy
O ile splątanie to stosunkowo często opisywane zjawisko, tak delokalizacja jest mniej popularna. Wyjaśnijmy jednak, o co chodzi w obu przypadkach. Pierwszy dotyczy sytuacji, w której dwa splątane ze sobą atomy oddziałują na siebie bez względu na dystans pomiędzy nimi. W efekcie wpływ na jeden z nich będzie również rzutował na drugi, nawet jeśli będą one oddalone o setki, miliony czy miliardy kilometrów. Splątanie odkrywa istotną rolę w kontekście prac nad komputerami kwantowymi, symulatorami i czujnikami.
Delokalizacja odnosi się natomiast do sytuacji, w której jeden atom może być w więcej niż jednym miejscu w tym samym czasie. Zespół Thompsona jako pierwszy na świecie połączył obie te cechy mechaniki kwantowej, tworząc interferometr fal materii. Za jego sprawą możliwe jest wykrywanie przyspieszeń z precyzją przekraczającą standardowy limit kwantowy.
Działanie wspomnianego interferometru polega na wykorzystaniu impulsów światła tak, by atomy jednocześnie poruszały się i nie poruszały. W pewnym momencie znajdują się natomiast w dwóch miejscach jednocześnie. Taka sztuka udała się dzięki wykorzystaniu wnęki optycznej oraz wysoce odbijających luster. Umożliwiło to mierzenie, jak daleko atomy spadają wzdłuż pionowo zorientowanej wnęki pod wpływem grawitacji, ale przy jednoczesnej precyzji i dokładności zapewnianych przez mechanikę kwantową.
Czytaj też: Jak światło gwiazd oddziałuje na materię? Pierwsza taka obserwacja w historii
Myślę, że pewnego dnia będziemy w stanie wprowadzić splątanie do interferometrów materii do wykrywania fal grawitacyjnych w kosmosie lub do poszukiwań ciemnej materii – rzeczy, które badają fundamentalną fizykę, jak również urządzenia, które mogą być wykorzystywane w codziennych zastosowaniach, takich jak nawigacja lub geodezja. […] Ucząc się okiełznać i kontrolować wszystkie upiorności, o których już wiemy, być może uda nam się odkryć nowe upiorności we wszechświecie, o których jeszcze nawet nie pomyśleliśmy.podsumowuje Thompson
