Sciencemag.cz
Doporučujeme
Zapletené (kvantově provázané) stavy jsou extrémně křehké. Připravujeme je za velmi nízkých teplot a izolovaně od vnějšího okolí/šumu, i tak ale obvykle dosáhneme entanglementu jen u několika málo částic a po krátkou dobu – což brzdí například praktické nasazení kvantových počítačů.
V barcelonském centru ICFO (Institute of Photonic Sciences) nyní naproti tomu vytvořili provázané stavy při teplotě 450 K, kdy navíc nechali velké množství atomů spolu prostě srážet. Jednalo se o plynné rubidium v dusíkové atmosféře. V řádu mikrosekund se pak spiny elektronů v atomech neustále měnily v důsledku srážek. K monitorování magnetizace horkého chaotického plynu poté vědci použili laser. Ze sledování spinů bilionů (trillions) atomů se mělo dát určit, jak jsou atomy kvantově provázány. Ukázalo se, že entanglement se často týká atomů daleko od sebe, mezi nimiž se nachází velké množství jiných atomů – a ty byly kvantově provázány zase jinak. Podle vydané tiskové zprávy šlo o typ kvantového provázanosti spin singlet.
Autoři studie dále uvádějí, že pokud zastavili měření systému (které způsobí dekoherenci/ztrátu provázanosti/kolaps vlnové funkce do klasických stavů), tak provázanost přetrvávala až 1 milisekundu. To je obrovská doba, protože během ní došlo asi k 50 náhodným srážkám, které ale přitom zapletení nenarušily. Tato odolnost entanglementu má být vůbec nejpřekvapivějším výsledkem studie.
Možné využití celého jevu? Autoři uvádějí ultracitlivé měření magnetického pole, například při magnetickém zobrazování mozku (magnetoencefalografie). Příslušné senzory by se mohly uplatnit i v samořízených automobilech nebo při pátrání po temné hmotě.
Jia Kong et al. Measurement-induced, spatially-extended entanglement in a hot, strongly-interacting atomic system, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15899-1
Zdroj: ICFO/Phys.org
Poznámky PH:
Samo o sobě ale provázané/zapletené stavy samozřejmě neznamenají, že je tímto způsobem možné realizovat nějaký kvantový algoritmus. Ani autoři výzkumu využití objektů tohoto typu pro kvantové počítání nezmiňují.
Jinak samozřejmě pro laika je to opět hodně nesrozumitelné. Jak se vůbec poznalo, že částice jsou zapletené? Uvádí se, se použilo bylo měření typu quantum non-demolition (QND, nedestruktivní, respektive s minimálním narušením kvantového stavu. Na téma takového měření viz např. Aldebaran). Jak se poznalo trvání zapletení, když se přestalo „měřit“? Jak se poznalo, že přetrvává původní provázání a ne provázání částic, které se naposledy srazily? (Průvodní tisková zpráva současně uvádí, že zapletení nebylo zničeno, pouze se předávalo z atomu na atom. Jak rozumět tomuhle?)
Abstract z Nature Communications uvádí jako jádro sdělení, že v tomto případě se kvantová provázanost nečekaně nechránila izolací zapletených částic, ale naopak podporou náhodných srážek.
To, co se příslušnou metodou (laserem) přímo měří, je změna polarizace fotonů, které projdou přes soubor vířících a srážejících se atomů.
