Tváří v tvář kvantovému entanglementu. Kredit: Moreau et al. (2019), Science Advances.

Kvantová fyzika je jako sbírka duchařských příběhů. Alespoň pro laika. Jeden neuvěřitelný jev vedle druhého, nad nimiž je možné žasnout, možná se i trochu pohoršovat, ale to je tak všechno. Co kdyby ale někdo takový veskrze kvantový jev vyfotil, takže by ho každý mohl vidět a skoro si na něj i sáhnout? To by byla jiná káva.

Paul-Antoine Moreau. Kredit: Fraunhofer IOF.

Paul-Antoine Moreau z britské University of Glasgow a jeho tým to dokázali. Jako první v historii vyfotili kvantové strašidlo. Pořídili snímek silné formy kvantového entanglementu, takzvaného Bellova entanglementu. Einsteinovo „strašidelné působení na dálku“ (anglicky spooky action at a distance) vyšlo na světlo. Jejich výzkum publikoval časopis Science Advances.

Když spolu dvě částice interagují, tak za jistých okolností mohou zůstat provázané a sdílet stejné fyzikální stavy, bez ohledu na to, jaká je právě dělí vzdálenost. To je v kostce kvantový entanglement, čili kvantové provázání. Einstein neměl s kvantovým entanglementem příliš dobrý vztah. Dnes už ovšem toto kvantové strašidlo proniklo do praktických aplikací a je součástí vývoje kvantových počítačů nebo kvantové komunikace. Zatím ale ještě nikdy nebyl kvantový entanglement zachycen na snímku.

Experiment pro pořízení snímku kvantového entanglementu. Kredit: Moreau et al. (2019), Science Advances.

Moreau a jeho kolegové si kvůli tomu postavili experiment, v němž kvantový zdroj záření vytváří proud kvantově provázaných fotonů. Fotony proudí k materiálům z tekutých krystalů, které mohou změnit fázi procházejících fotonů. V experimentu umístili supercitlivou kameru, která dokáže detekovat jednotlivé fotony. S kamerou pak udělali snímky, na nichž je foton se svým kvantově provázaným „dvojčetem“. Díky této experimentální sestavě fyzici získali vytoužené snímky kvantového entanglementu.

Autoři průlomového snímku neskrývají nadšení. Zobrazení kvantového entanglementu je podle nich elegantní demonstrací fundamentálního fyzikálního jevu. Teď ho může vidět každý. Jejich výzkum by rovněž mohl přispět k pokrokům ve vývoji kvantových počítačů, a také k novým metodám a postupům zobrazování.

Literatura
Phys.org 13. 7. 2019, Science Advances 5: eaaw2563.