Zacznijmy jednak od początku. Kubity mogą pozostawać w stanie zwanym superpozycją. Sprawia to, że przyjmują nie tylko wartości 0 bądź 1, ale nawet obie jednocześnie. Daje im to ogromną przewagę nad zwykłymi bitami, ponieważ mogą przenosić więcej informacji, co daje możliwość wykonywania szerszej gamy obliczeń w tym samym czasie. Przekłada się to rzecz jasna na przyspieszenie działania różnego rodzaju urządzeń, z komputerami kwantowymi na czele.
Czytaj też: Superkomputer połączony z komputerem kwantowym. Czego możemy się spodziewać?
O stanie splątanym mówimy natomiast, gdy dwie cząstki zostaną ze sobą splątane, co jest naprawdę niezwykłe. Dlaczego? Ponieważ wywieranie oddziaływania na jedną z tych cząstek sprawi, że druga też zostanie mu poddana – bez względu na odległość, jaka dzieli te splątane cząstki. Niedawno naukowcy stojący za publikacją, która trafiły na łamy Nature, postanowili przeprowadzić test Bella.
W zasadzie powinniśmy nazwać go nierównością Bella, ponieważ w rzeczywistości chodzi o twierdzenie z zakresu mechaniki kwantowej. Twórcą tego sformułowania był John Stewart Bell, dzięki któremu wiemy, iż żadna lokalna teoria zmiennych ukrytych nie może opisać wszystkich zjawisk mechaniki kwantowej. Gdyby natomiast w czasie eksperymentów doszło do naruszenia nierówności Bella, to naukowcy zyskaliby wyraźny dowód na to, że para cząstek faktycznie jest splątana.
Splątane kubity w układzie nadprzewodzącym zostały poddane testowi mającemu na cele sprawdzenie, czy zostanie naruszona nierówność Bella
Funkcjonowanie urządzeń takich jak komputery kwantowe to niemal czarna magia, choć da się to oczywiście wyjaśnić w naukowy sposób. Warto mieć na uwadze, iż kubity kodują informacje kwantowe w formie energii przechowywanej w elementach obwodu. Do zapewnienia sukcesu potrzebne są bardzo niskie temperatury, a to nie koniec wyzwań, ponieważ trzeba jeszcze w jakiś sposób przekazywać te informacje.
Szukając potwierdzenia tego, czy faktycznie doszło do splątania, naukowcy przeprowadzili test Bella, który nigdy przedtem nie obejmował obwodu nadprzewodzącego. Kluczowym założeniem takiej próby jest odległość dzieląca oba układy. Te muszą być od siebie na tyle oddalone, aby sygnał nie był w stanie przemieścić się od jednego do drugiego z prędkością światła w czasie potrzebnym do wykonania pomiarów.
Czytaj też: Kwantowe sztuczki sprawiły, że mikroskopia weszła na jeszcze wyższy poziom
Fakt, iż mowa o układzie nadprzewodzącym jest wyjątkowo komplikujący, ponieważ do jego utrzymania potrzebna jest temperatura bliska zeru absolutnemu. Jak na razie badaczom nie udało się zejść do wartości -273,15 stopni Celsjusza, lecz z powodzeniem osiągali temperatury odrobinę wyższe. Takowe okazywały się wystarczające do realizacji założonych celów.
Kiedy już przeprowadzono test, okazało się, iż wykonanych zostało około 4 milionów pomiarów. Każdej sekundy było ich aż 12 500! Członkom zespołu kierowanego przez Simona Storza udało się połączyć dwie splątane części obwodu za pomocą mikrofal wysyłanych przez schłodzoną, 30-metrową rurę wykonaną z aluminium. Później badacze użyli generatora liczb losowych, aby zdecydować, jaki rodzaj pomiaru wykonać na kubitach, co miało na celu zapewnienie faktycznej losowości, bez ludzkiej ingerencji. Końcowy rezultat? Udało się wykazać, iż nierówność Bella została naruszona, co oznacza, że kubity przeszły bardzo ważny test.
