Kvantové jevy obvykle považujeme za taková letní kouzla ze zamlženého mikrosvěta. Kvantová teorie přitom předpovídá, že by ve skutečnosti mělo být možné kvantově provázat čili entanglovat a propojit silným kvantovým vztahem ohromné množství atomů, dokonce i na úrovni makrosvěta. Před dvěma lety se povedlo kvantově provázat asi 3 tisícovky atomů, o čemž jsme nadšeně psali i na OSLU.
S pozoruhodným úspěchem nedávno přišli vědci švýcarské Ženevské univerzity (UNIGE), kteří doložili, že se jim kvantově provázalo 16 milionů atomů uvnitř krystalu o velikosti 1 centimetru. Jejich studii nedávno publikoval časopis Nature Communications.
Ve kvantové komunikaci fungují kvantové opakovače (quantum repeaters), tedy prvky kvantové sítě, které přijímají signál a zase ho posílají dál. Kvantové opakovače obsahují krystaly obohacené prvky vzácných zemin, které jsou zmražené na mínus 270 °C, jen pár stupňů nad absolutní nulu. Teorie říká, že když do krystalu kvantového opakovače vlétne foton, tak vznikne kvantové provázání mezi miliardami atomů, které tento foton míjí. Pak kvantový opakovač pošle signál dál.
Kvantově provázat dvě částice není zase tak těžké. Když se například rozdělí foton na dva, tak vznikne pár entanglovaných fotonů. Podle Floriana Fröwise z týmu UNIGE je ale nemožné přímo pozorovat proces kvantového provázání mezi miliony atomů. K tomu by bylo nutné naměřit ohromné množství dat, a pak je pečlivě analyzovat. Což je v současné době nezvladatelné.
Fröwis a jeho spolupracovníci proto zvolili rafinovaný, nepřímý postup. Zamysleli se nad tím, jaká měření by mohli provést, a která z nich by byla pro jejich záměr nejvhodnější. Nakonec prostudovali charakteristiky světelného záření, které kvantový opakovač posílá dál. Když pečlivě analyzovali získaná data, tak dospěli k závěru, že z dat vyplývá kvantové provázání 16 milionů atomů v krystalu kvantového opakovače.
Fyzici s oblibou vysvětlují šíleně komplikované jevy na věcech z každodenního života. Kvantové provázání je tak komplikované a nepochopitelné, že hraničí s nefalšovanou magií. Vědci to přirovnávají k fungování páru ponožek. Máte pár ponožek, o nichž víte, že patří k sobě. Jednu z těchto ponožek pořádně prohlédnete a najdete na ní zajímavý červený vzor. Ponožky jsou provázané párem, takže si můžete být prakticky jistí, že na druhé ponožce objevíte na stejném místě stejný vzor. Ponožky z páru jsou korelované. Představte si mnohem silnější a tajemnější korelaci, a máte kvantové provázání.
Literatura
Université de Genève 11. 10. 2017, Nature Communications 8: 907.
Kvantová kouzla: Kvantové měření může chladit
Autor: Stanislav Mihulka (17.03.2019)
S novými atomovými hodinami půjde měřit vlnění časoprostoru
Autor: Stanislav Mihulka (02.12.2018)
Kvantové rádio umožní komunikaci a navigaci pod zemí a pod vodou
Autor: Stanislav Mihulka (06.01.2018)
V Caltechu postavili čip s optickou kvantovou pamětí, který pracuje se světlem
Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2017)
Mnohobarevné fotony mohou změnit vývoj kvantové elektroniky
Autor: Stanislav Mihulka (01.07.2017)
Diskuze:
Unige - Kvantová provázanost.
Vlastislav Výprachtický,2017-10-20 21:35:14
Velmi dobrý výsledek výzkumníků. Potvrdit tak velkou provázanost znásobí úsilí na docílení značných efektů v IT - šifrování, počítače, obrazová technika a vývoj kombinovaných kvantových laserů. To by mohlo následně přispět k řešení fotonových raket pro galaktické mise.
Ako vznika previazanie?
Ivan Kozák,2017-10-20 20:25:22
Ako sa vlastne dosiahne, aby castice boli prepojene? Akym procesom, mechanizmom, postupom?
Re: Ako vznika previazanie?
Ladislav Strnad2,2017-10-21 05:11:08
Mechanizmus? Tady je: "Čáry máry fuk!".... Ne, dělám si legraci. Já to taky nějak nemůžu pochopit, i když představivost mám dobrou.
Re: Ako vznika previazanie?
Jakub Preclík,2017-10-21 05:12:59
Typicky pokud maji castice spolecny zdroj vzniku. Napr. pri anihilaci pozitronu s elektronem vznikne par provazanych fotonu.
Re: Re: Ako vznika previazanie?
Ivan Kozák,2017-10-21 21:58:36
No dobre, ale ich este treba od seba poriadne vzdialit ... :-) Bez straty previazanosti.
Re: Re: Re: Ako vznika previazanie?
Milan Krnic,2017-10-21 22:26:17
Statisticky z hodně dat nepochybuji, že to vyjde. :)
Re: Re: Re: Ako vznika previazanie?
Milan Moravčík,2017-10-23 07:34:52
Pokiaľ viem, previazanosť sa nestratí na akúkoľvek vzdialenosť, pokiaľ nezničíme časticu. Akurát ja som nepochopil to vysvetlenie s ponožkami, to ako keby vysvetlovala kuchárka z jedálne! Ja som to pochopil tak, že previazanie funguje na princípe prenosu informácie, to jest, ak zmeníme spin otáčania na jednej častici, tak sa zmení aj na druhej. Takže v princípe nejde o rovnaký vzor, ale o prenos stavu, nemusí to byť len spin. Takže nie to, že majú rovnaký "vzor"!
Re: Re: Re: Re: Ako vznika previazanie?
Radek Secka,2017-10-23 11:55:13
Skoro mate pravdu, jak to chapu ja, jde o to, ze u fotonu neznate jeho stav predem, tj. kdyz byl vytvoren (jako ponozka usita). Ale kdyz jej zmerite, stanou se veci:
1/ foton ma svuj, tedy Vami zjisteny, stav
2/ mereni na provazane castici ukaze pravdepodobne stejny stav (opacny spin)
3/ provazanost se rozpadne
tedy az kdyz se na "ponozku" "podivam" a vidim, ze ma "cerveny prouzek" ma jej drive sparovany protikus pravdepodobne take. Lze rict, ze "ponozky" mely stejny vzor. Nebot provazane castice vznikly z jednoho zdroje, a "vzor" byl rozpoznan az prvnim (a poslednim) merenim.
Pokud ovsem chcete mereni provadet i na sparovanem protikusu, musite mereni provest ve stejny okamzik na vsech propojenych casticich, protoze pozdejsi mereni prinese nekorelovane hodnoty, protoze castice uz nebudou provazane.
Re: Re: Re: Re: Re: Ako vznika previazanie?
Josef Hrncirik,2017-10-29 15:00:29
Četl jsem přirovnání: spinu odpovídá barva ponožky.
V entanglovaném páru musí být opačné spiny, tj. ponožky se liší barvou, nejnázorněji třeba mají doplňkové či kontrastní barvy, např. červená x zelená.
Co ti Helvéti vlastně spáchali?
Když se změřil (změnil) stav 1 fotonu způsobující provázanot miliardy atomů tak jejich provázanost zmizela.
Když mezi ně vlítl jiný foton tak co?
Nebo měřili dokola, vznikaly nové různé provázanosti a co?
Kolik tam bylo ponožek a jak (pokud) měnily barvy?
Jaké charakteristiky světelného záření kvantového opakovače měřili?
Nebo to rozdělili a poslali do dvou štěrbin a nepodívali se NATO?
Re: Re: Re: Re: Ako vznika previazanie?
Jakub Beneš,2017-10-24 15:47:21
aby se neco zmenilo, je potrebna pusobici sila.
snad si nemyslite, ze kdyz na jednu entangolovanou castici budete pusobit silou, ze zacne nejaka virtualni sila pusobit i na tu druhou?
z toho musi byt jasne, ze entanglovani nijak nesouvisi se zmenami stavu, ktere muze clovek libovolne ovlivnit.
entanglovani souvisi pouze se zmerenim stavu castice, u ktere stav zatim zmeren nebyl. tedy zmereni toho spinu, ktery ma predtim jen v neurcite vlnove funkci.
ve chvili mereni se provazanost ztraci. takze i kdyz pak jakymkoliv zpusobem ten spin zmenite, s druhou castici se uz nedeje nic.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
