EPR Experiment s Bose-Einsteinovými kondenzáty. Kredit: Colciaghi et al- (2023), Physical Review X.

Einstein, jak známo, neměl kvantovou mechaniku zrovna v lásce. A když se něco nelíbí géniovi, nenechá to jen tak být, bez ohledu na následky. V roce 1935 Einstein s Podolskym a Rosenem publikoval studii, v níž vylíčil myšlenkový experiment. Jeho cílem bylo ukázat, že kvantová mechanika nezahrnuje kompletní popis reality.

Tilman Zibold. Kredit: Universität Basel.

Einstein a jeho kumpáni tehdy zmiňovali „prvky reality,“ které nejsou součástí kvantové mechaniky. Zašli i dál a spekulovali, že by bylo možné přijít s novou teorií, která by takové skryté „prvky“ či proměnné zahrnovala. Jejich myšlenkový experiment se proslavil jako „EPR paradox.“

Je to vlastně útok na Kodaňskou, čili pravděpodobnostní interpretaci kvantové mechaniky, podobně jako v případě jisté, ještě mnohem slavnější kočky. Po několika letech se do této záležitosti vložil irský fyzik John Bell, který rovněž nebyl moc velkým příznivcem Kodaňské interpretace.

Bell vymyslel test, čili Bellův test, který podrobuje zkoušce EPR paradox a snaží se v něm najít skuliny. Až doposud Bellovy testy zahrnovaly malé systémy s kvantově provázanými páry fotonů či atomů. Tilman Zibold a jeho kolegové ze švýcarské Universität Basel uspořádali doposud nejmasivnější experiment EPR paradoxu, při němž kvantově provázali dvě velké skupiny atomů ve stavu Bose-Einsteinova (BE) kondenzátu.

Logo. Kredit: Universität Basel.

Badatelé v experimentu použili extrémně zchlazené atomy rubidia-87. Nejprve vyvolali interakci mezi atomy Bose-Einsteinova kondenzátu, čímž vznikl kvantově provázaný Bose-Einsteinův kondenzát. Poté původně jeden oblak atomů kvantově provázaného BE kondenzátu rozdělili na dva, z nichž každý obsahoval cca kvantově provázaných 700 atomů rubidia-87.

V těchto oblacích jednotlivé pseudospiny atomů, tedy specifické stavy částic, které se liší od běžných spinů, dohromady vytvářely kolektivní spiny, které byly dva, pro každý z oblaků jeden. A tyto kolektivní spiny byly rovněž kvantově provázané. Když badatelé proměřili pseudospiny obou oblaků BE kondenzátu zvlášť, potvrdili, že nejsou jen náhodně korelované.

Jinými slovy EPR paradox přežil a s ním i kvantová mechanika, se všemi svými podivnostmi, které Einsteina svého času doháněly k šílenství. Ačkoliv by z toho autor obecné relativity nejspíš neměl radost, kvantová mechanika funguje, i když se se testuje se stovkami atomů Bose-Einsteinova kondenzátu.

Video: Dr. Tilman Zibold (Basel University): Entanglement of two Bose-Einstein condensates

Literatura

Phys.org 12. 6. 2023.

Physical Review X 13: 021031.