Kvantové provázání, čili entanglement, přízračné spojení dvou částic bez ohledu na vzdálenost mezi nimi, je možná nejvíce fascinujícím a nejslibnějším fenoménem soudobé fyziky. Jakoby ve kvantovém entanglementu do střízlivého světa vstoupila magie. Když se nám povede entanglement zkrotit, tak bychom mohli rozpoutat revoluci ve vývoji počítačů, komunikacích i kybernetické bezpečnosti. Momentálně ho zvládáme vytvořit v laboratoři, obvykle s využitím relativně velkých optoelektronických komponent. Velice by se ale hodilo mít k dispozici prakticky použitelný zdroj entanglovaných fotonů, který by se vešel na běžný mikročip.
Zajímavé řešení nedávno nabídli Daniele Bajoni z italské Universita degli Studi di Pavia a jeho spolupracovníci, jejichž výzkum otiskl časopis Optica. Vyvinuli mikroskopickou součástku, která se vejde na normální mikročip a je schopná nepřetržitě dodávat entanglované fotony. Není to poprvé kdy se povedlo vytvořit páry entanglovaných fotonů na zařízení velikosti mikročipu. V předešlých experimentech jich ale vyrobili málo a spotřebovali na to spoustu energie. Teď prý ale došlo k průlomu.
Design nového zařízení je založený na technologii optického prstencového mikrorezonátoru (microring resonator). Bajoni a spol. si prstencový mikrorezonátor o průměru 20 mikronů uzpůsobili svým potřebám a získali zdroj entanglovaných fotonů, který by bylo možné zabudovat do běžných počítačových komponent. Dosavadní zdroje entanglovaných fotonů bývají několiksetkrát větší. Podle Bajoniho spočívá výhoda jejich zdroje entanglovaných fotonů v kombinaci malé velikosti, výkonu a vytvoření z křemíku, tedy běžného materiálu v elektronice. Entanglované fotony vytváří srovnatelnou rychlostí, jako přístroje s relativně velkými krystaly, které musejí být spřaženy s velmi silnými lasery.
Nejde jenom o to mít strojek na Einstenovo „spooky action at a distance.“ Vědci a vývojáři už dlouho tuší, že kvantový entanglement může mít ohromný praktický užitek. V této souvislosti se vždycky skloňují kvantové komunikace, kvantové šifrování a kvantová elektronika. Pro všechny tyto aplikace ale zatím scházel malý, spolehlivý a hlavně laciný zdroj entanglovaných fotonů. Bajoniho tým to, jak se zdá, zvládl.
Literatura:
Optical Society News 26. 1. 2015, Optica 2: 88-94.
První prototyp jaderných hodin by mohl porazit atomové hodiny
Autor: Stanislav Mihulka (05.09.2024)
Prototyp kvantového internetu GothamQ běžel pod New Yorkem 15 dní
Autor: Stanislav Mihulka (27.08.2024)
Radikálně rychlé a levné strojové vidění využívá jediný pixel
Autor: Stanislav Mihulka (25.06.2024)
Nejen černé díry: Nakonec se vypaří úplně všechno ve vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (11.06.2023)
Kvantové provázání fotonů zdvojnásobuje rozlišení mikroskopů
Autor: Stanislav Mihulka (04.05.2023)
Diskuze:
Tom Skrivanek,2015-02-06 22:42:00
> 2. Snadno: Např. namaluje trojúhelník a změří, zda je součet úhlů 180°.
To by slo ak sa na to pozeraz z 3D. Ale ono je to tak ako ked na papier nakreslis trojuholnik ktory ma sucet uhlov 180 a potom papier ohnes. Ak nas 2D clovek "prilozi" uhlomer k tomu trojuholniku, uhlomer bude tiez ohnuty a teda namera 180 ;) To iste sa aplikuje pre 3D a teda neviem ako by sa to dalo zmerat... ;)
Pavel Hudecek,2015-02-11 21:31:35
Prostor není papír:-)
S ním můžete vyvářet jen velmi speciální zkřivení, kdy se tvary a povrchu nemění. Nejde na něm nedestruktivně udělat boule/prohlubeň. Dá se jen ohnout, zmačkat a pod. Tenhle typ zakřivení prostoru by asi skutečně nikdo nepoznal.
Když místo papíru použijete gumu a dejme tomu tlakem uděláte důlek, nemusí se změnit délka kružnice okolo něj nakreslené, ale prodlouží se čára jdoucí středem. Jako kdyby poklesla hodnota pí. No a přesně takhle zakřivují prostor hmotná tělesa.
Predstava viac rozmerov a entanglementu...
Tom Skrivanek,2015-02-04 03:15:20
Mna fascinuju castice a anticastice a ich neustale kmitanie. Neviem ci sa vedci zhodli na tom kolko rozmerny svet vlastne mame. Ze vraj troj+cas ale mne sa to nezda. Taktiez neviem ci je nas trojrozmerny svet zakriveny - ze vraj ano. Kedze si 4 rozmerny svet neviem predstavit, skusim popisat tieto veci v dvoj: Predstavte si ze mame 2 rozmerny svet a teda rovinu (platnu) na ktorej su dvojrozmerne objekty (bodky, ciary, kruhy, stvorce, trojuholniky) Ten svet je v osiach X a Y. Predstavte si ze mame dvojrozmerneho cloveka v tvare kruhu. Otazka - ako tento clovek zisti kolko rozmerny je svet alebo ci ma svet aj treti rozmer? Predstavte si ze svet je trojrozmerny ale nas 2D clovek to nevie. Taktiez vsetky objekty ktore vidi okolo (bodky, kruhy...) su v skutocnosti premietnute 3 rozmerne objekty. Tie sa ale pohybuju rovnobezne s nasim 2D svetom a tak sa zda byt vsetko dvojrozmerne. Co ale ak zrazu zacne nejaky objekt (valec vyzerajuci ako kruh) kmitat po osi Z hore a dole? Divny kruh zacne z nasho dvojrozmerneho miznut a znovu sa objavovat. Nepozorujeme nahodou nieco podobne na urovni kvantovej mechaniky s casticami?
Dalsia vec je quantove previazanie - ako asi by mohlo existovat v nasom dvojrozmernom svete? Nuz predstavte si vlas ktory je ohnuty tak ze v nasom dvojrozmernom svete sa vyskytuje ako 2 body. Ak nas clovek "fukne" na jeden koniec vlasu, tak pohne celym vlasom a preto sa pohne aj koniec druhy a teda budu obe "nezavisle" body v 2D priestore neviditelne prepojene...
Mam 2 otazky:
1. Moze nas 2D clovek zistit ci je svet v skutocnosti trojrozmerny?
Podla mna ano, prave vdaka efektom ako je miznutie a objavovanie sa objektov alebo previazanie v jeho svete neprepojenych objektoch.
2. Moze nas 2D clovek zistit ci jeho 2D svet (platna) nie je nahodou zakrivena?
Na tuto otazku neviem odpovedat a ani neviem naco by mu to mohlo byt dobre...
V kazdom pripade mi to zatial vychadza tak ze zijeme v minimalne stvorrozmernom svete (+cas) ale objekty existuju v stvrtom rozmere len vo velmi malej velkosti (na urovni castic alebo mensej) a preto tento rozmer nevieme vnimat zmyslami - ale to neznamena ze nie je ;)
Tak a teraz mi nalozte...
Pavel Hudecek,2015-02-05 01:44:17
Na vysvětlení kvantové propletenosti nepotřebujeme víc rozměrů.
Stačí společná vlnová funkce, která říká, že je např. 50 % pravděpodobnost, že naměříme stav A a též 50 % že naměříme B. Dále říká, že na každé straně naměříme něco jiného. Pak také, že jakoukoli interakcí zkolabuje do náhodného výsledku, takže první měření vlastně vylosuje hodnoty pro obě částice.
Zajímavé je, že neříká nic o čase. Prostě první rozhodne a druhé dá opak. A vůbec při tom nevadí, že třeba mezi nimi uplyne miliontina sekundy, ale uskuteční se na druhé straně zeměkoule, čímž narazíme na zjištění, že výsledek "losování" se k druhé částici dostane okamžitě. Tohle máme potvrzeno měřením.
Kdyby to fungovalo přes ten 4D "vlas" bude cesta ještě delší, takže ta hlavní podivnost se nevyřeší.
2. Snadno: Např. namaluje trojúhelník a změří, zda je součet úhlů 180°.
.
Milan Baran,2015-02-01 19:13:52
Domnievam sa, že zmena stavu sa dá zistiť len pozorovaním oboch fotónov. Informáciu z pozorovania toho druhého môžeme získať až k nám dofrčí najrýchlejšie rýchlosťou svetla. Teda na maximálnej rýchlosti prenosu kompletnej informácie rýchlosťou svetla sa nič nemení.
reakce na pana Skramuského
Josef Řeřicha,2015-02-01 12:04:35
Dnes často a velmi běžně se píše o tom, že když se „podíváme“ na částici, tak dojde ke kolapsu vlnové funkce. Chápu, že když se „podíváme fotonem“ na objekt, že se on fyzikálně změní, ale proč se má měnit-změnit „ve Vesmíru“, „v Přírodě“, „v časoprostoru samotném", „ve fyzikální realitě“ nějaká funkce? Myslím si odjakživa, že >funkce< je pouze matematický aparát na papíře lidí, a že lidé tou funkcí popisují…popisují !!!! opakuji : popisují na papíře chování reálu, ale proč by měl být reál přímo z „funkcí“ ?? Opravdu v tom kvantovém světě lítají funkce a ony se tam hašteří ?
Pavel Hudecek,2015-02-01 14:38:10
Kvantové objekty jsou natolik odlišné od makroskopických, že je běžný jazyk nemá jak uchopit. Jeden z poměrně dobrých popisů jsou vlnové funkce, které vyjadřují míru pravděpodobnosti, že dojde k nějakému typu interakce v nějakém místě a čase. No a když do částice šťouchneme, "poletí" potom trochu jinak, tedy bude mít jinou vlnovou funkci.
Mám otázku pro odborníka
Josef Řeřicha,2015-02-01 11:47:21
Ale samozřejmě i pro kreativního laika, bude-li to vědět : Jak se zjistilo, že nějaká částice je provázána se svým „bratrem“ vzdáleným nekonečně daleko, respektive :jak se zjistila ta vzdálenost k tomu „bratrovi“ ? Co když ten entaglementovaný partner je „za rohem“ ? Jak se zjistilo, že vzdálenost mezi nimi je libovolná ? Co když „náš Vesmír-svět“ je umístěn v jednom kvadrantu ( časoprostoru, v němž teče čas jedním směrem ) a „vedlejší Svět = antisvět“ je umístěn ve druhém kvadrantu časoprostoru, v němž „teče“ čas opačným směrem. (?) Cokdyž tyto dva kvadranty, nacházející se „vedle sebe“, se dokonce „prolínají“ a to do velikostí-rozmezí Planckových intervalů.(?) Částice zasahuje jistou svou částí do druhého-sousedního kvadrantu a Antičástice z druhého kvadrantu zasahuje svou půlkou do prvního kvadrantu Světa ? Pak ovšem, pokud se ve škálách 10E-30 oba světy ( Svět a Antisvět )trošičku prolínají , vysvětlovalo by to „existenci virtuálních párů", kde jeden z páru „vyskakuje“ ze sousedního kvadrantu do zdejšího kvadrantu na „nějakou nepatrnou dobu“...a pak mizí zpět.
Moment kolapsu vlnové funkce a působení na dálku
Josef Skramusky,2015-02-01 07:48:12
Dobrý den, předem se omlouvám za velmi laickou formulaci a možná dětský dotaz.
Nějak mi nedá spát ono působení na dálku a zajímá mne, proč předpokládáme, že ke kolapsu vlnové funkce dojde až při měření a nikoli již například v momentu provázání?
Pokud všemu dobře rozumím, tak při samotném měření nejsem schopen říct, že ke kolapsu již došlo (jinak bychom měli nadsvětelnou komunikaci).
Pokud by tedy ke kolapsu došlo už při provázání, měli bychom potom 2 částice u nichž je výsledek prostě určen a to že je nyní oddálím ho nemůže změnit. Náhodný výsledek u prvního měření je pak pouze "zdánlivý".
Existuje nějaký důkaz, že ke kolapsu nedojde?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
