Jakby tego było mało, niemal w tym samym czasie splątać ze sobą cząsteczki udało się nie jednemu, a dwóm niezależnym od siebie zespołom naukowym. Członkowie obu zespołów wykorzystali do tego dokładnie takie same mikroskopijne i niezwykle precyzyjne optyczne pułapki pęsetowe.
Splątanie kwantowe to całkowicie nieintuicyjne, aczkolwiek fundamentalne zjawisko rzeczywistości kwantowej, które zespoły z całego świata starają się skutecznie wykorzystać do tworzenia komputerów kwantowych. Co do zasady, jeśli dwa obiekty są ze sobą splątane, wiedza o właściwościach jednego obiektu – jego rotacji, położeniu lub pędzie – natychmiast daje nam informację o stanie drugiego z nich.
Czytaj także: Splątanie kwantowe na wyciągnięcie ręki. Zaprojektowane urządzenie jest niewyobrażalnie cienkie
Badania prowadzone w tej dziedzinie umożliwiły już naukowcom plątanie kwantowe jonów, fotonów, atomów, a nawet obwodów nadprzewodzących. Co więcej, udało się nawet splątać ze sobą atom i cząsteczkę. Jak dotąd jednak nikomu nie udawało się kontrolować i manipulować pojedynczymi cząsteczkami na tyle dokładnie, aby można było je wykorzystać do obliczeń kwantowych.
Cały problem polega na tym, że cząsteczki bardzo trudno schłodzić, a na dodatek z niezwykłą łatwością wchodzą w interakcje z otoczeniem, przez co bardzo szybko ulegają dekoherencji, tj. wypadają z delikatnych stanów splątania kwantowego. Z drugiej jednak strony, cząsteczki są niezwykle obiecującymi kandydatami na kubity wykorzystywane do obliczeń kwantowych, ponieważ teoretycznie mogłyby umożliwiać wykonywanie zupełnie nowych obliczeń.
Kubity to kwantowa wersja klasycznych bitów w komputerach konwencjonalnych. O ile bity przyjmują wartość 0 lub 1, o tyle kubity mogą przyjmować wiele możliwych kombinacji 1 i 0 jednocześnie. To właśnie splątanie takich kubitów pozwala komputerom kwantowym na nieporównanie szybsze wykonywanie w ciągu sekund obliczeń, które w układach konwencjonalnych wymagałyby wielu lat obliczeń.
Co bardzo ważne, cząsteczki są dużo bardziej złożone niż atomy, a tym samym mają więcej nieodłączonych właściwości lub stanów, które można wykorzystać do tworzenia kubitów. Cząsteczka może wibrować lub obracać się w wielu różnych trybach. Można zatem użyć dwóch takich trybów do stworzenia kubity. W przypadku cząsteczek polarnych dwie cząsteczki mogą ze sobą oddziaływać, nawet gdy fizycznie nie znajdują się w swoim sąsiedztwie.
Czytaj także: Splątanie kwantowe? Naukowcy poszli w tym zakresie o krok dalej
Aby zatem splątać ze sobą kwantowo dwie cząsteczki, badacze wygenerowali ultrazimne cząsteczki fluorku wapnia, a następnie umieścili je w pęsecie optycznej, jedna na drugiej. Za pomocą wiązek światła laserowego, cząsteczki ustawiono na tyle blisko siebie, że jedna cząsteczka CaF mogła wyczuć elektryczne oddziaływanie dipolarne sąsiadującej z nią drugiej cząsteczki. W ten sposób każda para cząsteczek została splątana ze sobą kwantowo. To przełomowe osiągnięcie, bowiem dowodzi skuteczności manipulacji pojedynczymi cząsteczkami. To z kolei oznacza, że naukowcy otrzymali do dyspozycyjni nową, bardzo wszechstronną platformę do rozwoju technologii kwantowych.
Naukowcy już teraz przekonują, że plątanie kwantowe całych cząsteczek może w przyszłości umożliwić opracowanie niezwykle czułych czujników kwantowych do wykrywania niezwykle słabych pól elektrycznych. Takie czujniki można by było wykorzystać do pomiaru aktywności mózgu, czy też do badań zmian pól elektrycznych w skorupie ziemskiej, które z kolei pozwoliłyby przewidywać trzęsienia ziemi. Urządzenia takie zapewne pojawią się szybciej, niż sądzimy. Na pewno będzie to znacznie szybciej, niż sądziliśmy przed zakończeniem opisywanego wyżej eksperymentu.
