Kdo slyšel o entanglementu, tak už nejspíš nikdy nebude úplně v klidu. Entanglement, čili kvantové provázání, je jedním z nejpodivnějších projevů kvantové mechaniky. Pokud jsou dva objekty kvantově provázané, tak jsou jejich stavy navzájem neoddělitelné. Když stav jednoho takového objektu změní, tak se změní i ten druhý. Jak praví kvantová mytologie, takové provázání trvá, i kdyby objekty dělily světelné roky.
Vědci pozorují entanglement obvykle na elementárních částicích a podobných věcech nepatrných velikostí. Postupně se ale odvažují dál, směrem do makrosvěta. Britského fyzika Andrewa Armoura z Nottinghamské univerzity, a jistě i mnohé další, velmi dráždí otázka, kam až se s entanglementem asi můžeme dostat? U jak velkých objektů může ještě fungovat? Příslušné odpovědi nás přivádějí k velmi zajímavým technologiím, jako jsou třeba ultrapřesná měření gravitace nebo nehacknutelný kvantový internet.
Albert Einstein entanglement zrovna dvakrát nemusel. Bylo to pro něj strašidlo, s nímž si není radno zahrávat. Během posledních desetiletí ale fyzici museli uznat, že tohle strašidlo skutečně existuje, a že působí minimálně na vzdálenost mezi Zemí a oběžnou dráhou. Entanglované částice bývají velmi malé, protože je snadnější chránit jejich křehké kvantové stavy před chaosem okolního světa. Teď se to ale mění.
Hned dva výzkumné týmy nedávno zapracovaly na tom, aby dostaly entanglement do makrosvěta. V obou případech museli badatelé experimenty zchladit na teplotu blízkou absolutní nule. Simon Gröblacher z nizozemské Technische Universiteit Delft a jeho spolupracovníci vykouzlili kvantové provázání křemíkových mikrorezonátorů (silicone beams) o velikosti bakterií na křemíkovém čipu. Povedlo se jim to sice jenom na zlomek sekundy, na publikaci v časopise Nature to ale stačilo. Jeden takový mikrorezonátor přitom obsahoval asi 8 miliard atomů.
Finský fyzik Mika Sillanpää z univerzity Aalto-yliopisto s kolegy nato šli jinak. Použili miniaturní mechanické bubny z vibrující hliníkové membrány o šířce zhruba odpovídající hodně tenkému lidskému vlasu (15 mikrometrů). Na bubny působili mikrovlnami a sledovali kvantové stavy bubnů. Nakonec se jim povedlo prokázat kvantové provázání bubnů, které prý může trvat prakticky věčně, pokud budou mikrobubny skrápěné mikrovlnami. V prestižním Nature mají článek hned za Gröblacherovým týmem.
Kvantové provázání v makrosvětě by mohlo mít řadu možných aplikací. Gröblacherovy mikrorezonátory záměrně vibrují tak, aby byly kompatibilní s existujícími telekomunikačními systémy. Časem by se mohly stát základem uzlů kvantového internetu. Mikrobubny týmu, který vedl Sillanpää, jsou prý zase vhodné k přesným měřením. Mohly by z nich vzniknout kvantové senzory, které by byly skvělé na ultrapřesná měření chvění časoprostoru v souvislosti s detekcí gravitačních vln a v podobných aplikacích.
Podle Johna Teufela z institutu National Institute of Standards and Technology (NIST) v Boulderu, stát Colorado, mají oba experimenty svá pro a proti. Entanglement . Gröblacherových strun trval jenom velmi krátkou dobu, byl ale detekován s vysokou pravděpodobností. Sillanpääovy mikrobubny byly entanglovány na dobrou půlhodinu, ale prokazování úspěchu jim dalo hodně zabrat a vyžadovalo komplikované teoretické úvahy. Teufel naznačuje, že jen máloco bývá ideální. Je každopádně nadšený a zároveň zvědavý na další kroky v tomto směru. Kdo by nebyl?
Video: Mika Sillanpää: "The borderline between quantum physics and everyday world"
Literatura
Science News 25. 4. 2018, Nature 556: 473–477 a 478–482.