Fizycy zmierzyli cząstkę światła w 37 wymiarach. Pobili dotychczasowy rekord

Mechanika klasyczna i kwantowa to w zasadzie dwa różne światy, które naukowcy od lat próbują ze sobą pogodzić. Jednym z “dziwactw” w tej sprawie jest tzw. nielokalność kwantowa, za sprawą której stany co najmniej dwóch cząstek zostaną ze sobą powiązane bez względu na dzielącą je odległość. Jednym z paradoksów dotyczących fizyki kwantowej jest paradoks Greenbergera-Horne’a-Zeilingera. Opisany w 1989 roku, ostatnio stanowił istotną część prowadzonych eksperymentów.
Fizycy zmierzyli cząstkę światła w 37 wymiarach. Pobili dotychczasowy rekord

Autorzy tego paradoksu próbowali wyjaśnić, w jaki sposób teorii kwantowej nie można opisać za pomocą lokalnego realistycznego opisu. W związku z tym na cząstki może wpływać tylko bliskość, co prowadzi do matematycznych niemożliwości, nawet tak absurdalnych jak to, że 1 równa się -1. Tym sposobem można zobrazować problem, w ramach którego właściwości kwantowe nie mogą być opisane za pomocą konwencjonalnie stosowanych metod.

Czytaj też: Przełom w fotonice krzemowej stał się faktem. Naukowcy wykonali ostatni krok

Autorzy nowych badań, którzy zaprezentowali ich rezultaty na łamach Science Advances, postanowili zagłębić się w świat paradoksów opisanych ponad trzydzieści lat temu. Aby tego dokonać, zaprojektowali eksperyment, w którym nieklasyczne cząstki światła mogą się stać klasycznymi. Ostatecznie autorom udało się dokonać pomiarów fotonów istniejących w 37 wymiarach. A przecież nasze otoczenie istnieje w zaledwie trzech wymiarach, przy czym czwartym jest czas.

Utworzenie fotonów i poddanie ich pomiarom w 37 wymiarach stanowiło odniesienie do paradoksu zaprezentowanego w 1989 roku

O ile mechanika kwantowa odnosi się do zjawisk zachodzących na poziomie subatomowym, tak klasyczna opisuje kwestie związane z lokalnym realizmem. Ten cechuje się występowaniem zjawisk, które zachodzą w oczekiwany przez naukę sposób. Chińscy badacze wykazali jednak, iż fizyka kwantowa jest nawet bardziej nieklasyczna, niż można było przypuszczać. Zwiastuje to możliwość wystąpienia kolejnych szokujących odkryć, do których dojdzie w przyszłości.

W jaki sposób członkom zespołu badawczego udało się osiągnąć wyznaczony cel? Do zademonstrowania paradoksu 1989 roku użyli fotonów istniejących w 37 wymiarach. Aby powstały, trzeba było użyć wiązki lasera, splątania i procesora fotonicznego na bazie światłowodów. I choć paradoks Greenbergera-Horne’a-Zeilingera mógłby wystąpić już przy trzech wymiarach, to Chińczycy postanowili podnieść poprzeczkę do trzydziestu siedmiu. 

Czytaj też: Fizycy schłodzili gigantyczne magnesy do prawie najniższej temperatury we wszechświecie

Jak teraz wyjaśniają, ich dokonania powinny zapewnić realne korzyści w kontekście dalszych badań. Mówi się chociażby o postępach w uzyskaniu silniejszych przewag kwantowych w układach wielowymiarowych. A przecież to dopiero początek. Przyszłość może okazać się naprawdę fascynująca.