Experiment pro entanglování zrcadel. Kredit: Schnabel (2015), Phys. Rev. A.

Fyzici se poslední dobou předhánějí, co všechno se jim povedlo kvantově provázat,čili entanglovat. Na OSLU jsme třeba nedávno viděli kvantové provázání 3 tisíc atomů jediným fotonem. Ale i to je nic moc proti tomu, co fyzici chystají ve svých laboratořích. Roman Schnabel z Max Planckova institutu gravitační fyziky nedávno zveřejnil článek v časopisu Physical Review A, kde odkryl své pozoruhodně ambiciózní plány kvantově entanglovat dva objekty, které budou mít doopravdy důstojnou hmotnost. Řekněme takovou, že si ji můžete objednat v uzeninách a nebudete vypadat jako šílenci.

Roman Schnabel. Kredit: Max Planck Institute.

Jen pro stručné zopakování, kvantový entanglement je podivný, stále docela záhadný a tak trochu strašidelný vztah mezi dvěma či více objekty. Když jsou kvantově provázány a jeden z objektů se určitým způsobem změní, tak se tatáž změna projeví i na tom druhém, ať je sebevíc daleko. Fyziky kvantový entanglement fascinuje už od samotného počátku a zkoušejí entanglovat stále větší a komplikovanější částice a objekty.

Základní Michelsonův interferometr. Kredit: Falcorian, Wikimedia Commons.

Zatím největší objekty, které se povedlo kvantově provázat, mají velikost v řádu mikronů, čili tisícin milimetru. Oproti jednotlivým částicím či atomům je to nepochybně velkolepý úspěch, ale marná sláva, tak velkou věc si nepomazlíte, ani ji pořádně neuvidíte pouhým okem. Schnabelův tým ale zamýšlí odvážně entanglovat dvě zrcadla, každé z nich o hmotnosti poctivých 10 deka. Pokud by se jim to povedlo, tak k nim svět bude shlížet s úctou.

Co všechno se ještě povede kvantově provázat? Kredit: Wenjamin Rosenfeld / Max Planck Institute.

Jak to chce Schnabel provést? Dvě zrcadla, která chce entanglovat, zamýšlí umístit do Michelsonova interferometru, tedy zařízení podobné experimentu, kterým se nešťastný Albert Abraham Michelson v roce 1881 snažil dokázat existenci světleného éteru. Laserová zrcadla vysoké kvality by měla být umístěna tak, že je světlo zasáhne z obou stran a zároveň tak, že po zásahu světelným paprskem začne zrcadlo oscilovat. To by mělo umožnit přenos hybnosti mezi zrcadly a světelnými paprsky. Oscilace zrcadel by měla ovlivnit fázi odraženého světla a způsobit kvantové provázání mezi hybností a světlem. Pak by mělo být kvantové provázání přeneseno na zrcadla, která by se tak stala entanglovanými. Tento kvantový entanglement by se měl projevit na světelných paprscích odražených od zrcadel.

Podle Schnabela by v takové soustavě bylo možné ověřit existenci kvantového provázání při opakovaném zapínání a vypínání zdroje světla ve velmi krátkém čase. Schnabel přiznává, že ještě s kolegy musejí vyřešit několik významných problémů, například chlazení entanglovaných zrcadel a jejich ochranu před vlivem okolního prostředí. Když to zvládnou, tak se budou moct pustit do kvantového provázání doopravdy makroskopických objektů. 



Video: The illusion of distance and free particles - quantum entanglemen

Video: Quantum Universe and Entanglement

Literatura
PhysOrg 5. 8. 2015, Physical Review A 92: 012126, Wikipedia (Quantum entanglement, Michelson interferometer)