Na czele badań stanęli Danilo Zia oraz Fabio Sicarrino, którzy przedstawili zebrane informacje na łamach Nature Photonics. To właśnie im udało się przeprowadzić wizualizację funkcji falowej dwóch splątanych fotonów. Ich dokonania powinny znaleźć zastosowanie w co najmniej jednej dziedzinie.
Czytaj też: Rewolucja w fizyce kwantowej. Naukowcy zaobserwowali coś, co od 50 lat było tylko teorią
Dlaczego splątanie kwantowe jest tak niezwykłe? Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym splątane zostają ze sobą dwie cząstki, a ich wzajemne powiązania są na tyle silne, iż oddziałując na jedną wpłyniemy jednocześnie na drugą – bez względu na dzielącą je odległość. Mówimy w tym przypadku nawet o bardzo dużych dystansach, również w skali kosmicznej.
Dzięki funkcji falowej naukowcy są w stanie lepiej zrozumieć stan kwantowy cząstki, ponieważ pozwala ona na przewidywanie prawdopodobnych wyników różnych pomiarów jednostki kwantowej, choćby w postaci położenia czy prędkości. Otwiera to szereg możliwości, gdyż znajomość stanu kwantowego w komputerze kwantowym pozwoli na przetestowanie go. Poza tym stany kwantowe mogą obejmować wiele jednostek, przez co wykazują silne nielokalne korelacje.
Naukowcy z Włoch i Kanady obserwowali splątanie kwantowe w czasie rzeczywistym
Oczywiście sama funkcja falowa sprawia wiele trudności, ponieważ do jej poznania potrzeba specjalistycznych technik. Jedną z nich jest tzw. tomografia kwantowa, którą wykorzystywano już wcześniej do pomiaru stanu kwantowego dwóch splątanych fotonów. Wtedy zajęło to jednak dużo czasu, liczonego w dniach, a efekty nie były w pełni zadowalające, ponieważ w grę wchodziły szumy oraz wysoka zależność od złożoności konfiguracji eksperymentalnej.
Naukowcy z Włoch i Kanady postanowili to zmienić, dążąc do wykonywania pomiarów w czasie rzeczywistym. Jak dowiadujemy się ze wspomnianej publikacji, udało im się osiągnąć ten cel. Najpierw stan dwufotonowy został nałożony na znany stan kwantowy, a później przeprowadzono analizy przestrzennego rozkładu pozycji, w których dwa fotony docierają jednocześnie. Badacze obrazowali te fotony, które mogły pochodzić zarówno ze znanego jak i nieznanego źródła.
Czytaj też: Dźwięk jednak podróżuje w próżni. Naukowcy dokonali niemożliwego
W takich okolicznościach członkowie zespołu badawczego uzyskali wzór interferencyjny, który może posłużyć do odtworzenia nieznanej funkcji falowej. Wszystko to z wykorzystaniem kamery obrazującej zdarzenia z nanosekundową rozdzielczością na każdym pikselu. Wyciągnięte wnioski powinny znaleźć odniesienie między innymi do postępów w badaniach nad technologiami kwantowymi, chociażby w badaniach nad stanami kwantowymi, komunikacją kwantową czy obrazowaniem. Możliwości są więc bardzo rozbudowane – pozostaje jedynie czekać na efekty.
