Horký entanglement. Kredit: ICFO.

Kvantový entanglement je divný. A stejně tak je i křehký. Tohle zvláštní provázání částic podle receptu kvantové mechaniky bývá považováno za velmi choulostivé na vnější faktory. Jak se ale ukazuje, entanglement nemusí být taková citlivka, jak jsme si mysleli. Fyzici v nedávném experimentu dokázali kvantově provázat 15 bilionů atomů, čímž pokořili dosavadní rekord o dva řády. A udělali z nich opravdu horký oblak plynu, což svědčí o překvapivé odolnosti nevyzpytatelného entanglementu.

ICFO, logo.

Není tajemstvím, že Einstein neměl kvantový entanglement rád. Považoval ho za „spooky action at a distance“, která je vlastně jen projevem skrytých parametrů částic, o nichž lidé v Einsteinově době nevěděli. Desetiletí kvantového experimentování ale ukázala, že entanglement nejspíš opravdu existuje, a že je nutné se s tím smířit. A ještě lepší bude tenhle „spooky“ kvantový jev důmyslně využívat v technologiích.

Až doposud to vypadalo, že kvantové provázání funguje jenom ve velmi stálých podmínkách. Ideálně zcela mrazivě stálých. Většina experimentů a technologií, které využívají kvantový entanglement, proto pracuje při teplotách blízkých k absolutní nule. V takových teplotách úplně všechno prakticky ztuhne. I elementární částice. A kvantové provázání není ničím narušováno.

Komponenta experimentu s horkým entanglementem. Kredit: ICFO.

Potíž je samozřejmě v tom, že prostředí s teplotami poblíž absolutní nuly není příliš praktické pro využití v komerčních produktech či aplikacích. Vědci to ale nevzdávají a snaží se zprovoznit kvantový entanglement i za vyšších teplot. Nedávný výzkum uspěl s entanglementem při pokojové teplotě, a teď kvantoví fyzici zamířili ještě výš.

Tým španělského institutu ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas) a jejich spolupracovníci smíchali rubidium s plynným dusíkem. Pak tuhle směs zahřáli na 176,9 °C, což je teplota, při které se rubidium vypaří a volné atomy tohoto kovu pak poletují v experimentální komoře. Následně pak došlo ke kvantovému provázání, entanglementu, mezi těmito atomy, což pak badatelé proměřili laserovým paprskem.

Měření ukázala, že se v experimentu povedlo kvantově entanglovat 15 bilionů atomů. To je zhruba o dva řády více, nežli v předešlých podobných experimentech. Pozoruhodné přitom bylo, že entanglement propojoval i dvojice atomů, které nebyly těsně u sebe, a mezi nimiž se nacházely tisíce jiných atomů. Úplně největší radost měli autoři studie z toho, jak byl jejich „horký“ entanglement stabilní. Odhadují, že po ukončení měření vydržel asi milisekundu. To je pro atomy velmi dlouhá doba, za kterou v jejich směsi mohlo dojít u každého atomu tak asi k 50 náhodným kolizím. Vše nasvědčuje tomu, že to „horký“ entanglement ustojí

Výzkum horkého entanglementu by mohl vést k řadě zajímavých aplikací. Především by mohly vzniknout výkonné senzory, které by se uplatnily v zobrazování mozku magnetoencefalografií, ale také v autonomních vozidlech nebo třeba v experimentech pátrajících po stále nedostižné temné hmotě.

Literatura

ICFO 15. 5. 2020.

Nature Communications 11: 2415.