W gronie trzech wspomnianych fizyków znalazł się Albert Einstein, Borys Podolski oraz Nathan Rosen. To właśnie od pierwszych liter ich nazwisk wzięła się nazwa eksperymentu myślowego znanego jako paradoks EPR. XX-wieczni naukowcy – chcąc zwrócić uwagę na niezupełności mechaniki kwantowej – czyli techniki wykorzystywanej do opisywania mikroświata (będącej swego rodzaju uzpełnieniem mechaniki klasycznej) wymyślili eksperyment myślowy zaprezentowany światu po raz pierwszy w 1935 roku.
Czytaj też: Chiński komputer kwantowy rewolucjonizuje sztuczną inteligencję. Fenomenalna wydajność
Niemal dziewięćdziesiąt lat później świat nauki wciąż zajmuje się tą kwestią, o czym możemy przeczytać na łamach Physical Review X. Członkowie zespołu badawczego, kierowani przez Paolo Colciaghiego i Yifana Li z Uniwersytetu w Bazylei, wykorzystali dwa splątane kondensaty Bosego-Einsteina. Każdy składał się z 700 atomów, a przeprowadzone w ten sposób obserwacje były pierwszymi dotyczącymi paradoksu EPR w przestrzennie oddzielonych, masywnych układach wielocząstkowych.
Czym w ogóle jest wymieniony kondensat Bosego-Einsteina? Jak możecie wywnioskować z nazwy zjawiska kondensacji, Einstein również maczał palce w poświęconych mu badaniach. Samo pojęcie kondensatu najłatwiej wyjaśnić jako gaz, którego cząsteczki są bozonami i który to w skrajnie niskich temperaturach (oraz wysokich gęstościach) zaczyna wykazywać właściwości skrajnie różniące się od własności klasycznego gazu.
Główny paradoks mechaniki kwantowej, czyli eksperyment myślowy znany jako paradoks EPR, został zaprezentowany w 1935 roku
Podstawę paradoksu EPR stanowiły niejasności co do tego, czy istnieje możliwość, by przekroczyć prędkość światła. Nieco wątpliwości w tym zakresie pojawia się, gdy weźmiemy pod uwagę zjawisko splątania kwantowego. Najprościej można je opisać jako sytuację, w której dochodzi do powiązania ze sobą właściwości co najmniej dwóch cząstek. W efekcie oddziaływanie na jedną z nich – bez względu na to, jak bardzo są od siebie oddalone – wywrze wpływ na drugą. W praktyce pozwala to na mierzenie właściwości drugiej cząstki i wyciąganie wniosków co do własności pierwszej.
Z drugiej strony, istnieje również coś, co nazywa się zasadą lokalności, która zakłada, że przyczyna zmiany fizycznej musi być lokalna. To z kolei mogłoby oznaczać, iż dokonując pomiarów jednej cząstki, druga (splątana z nią) również jest w jakiś sposób dotknięta i dzieje się tak nawet, gdy pomiar nie spełnia zasady lokalności. W myśl paradoksu EPR mechanika kwantowa jest niekompletna i nie stanowi idealnego rozwiązania do opisywania otaczającego nas wszechświata.
Czytaj też: Dlaczego zwykłe długopisy nie działają w kosmosie?
Poza tym, dotychczasowe eksperymenty obejmujące paradoks EPR były niezbyt rozbudowane: obejmowały małe, składające się z niewielkiej liczby atomów bądź fotonów układy. Wykorzystując kondensat Bosego-Einsteina, schłodzony do temperatur o ułamek stopnia Celsjusza wyższych od temperatury zera absolutnego, badacze byli w stanie sprowadzić tworzące go atomy do najniższego możliwego stanu energetycznego, bez jednoczesnego całkowitego ich zatrzymania.
Na potrzeby eksperymentu użyto atomów rubidu-87, z których powstały dwa kondensaty liczące po 700 atomów. Zostały one oddzielone na dystansie mniej więcej 100 mikrometrów (jeden mikrometr jest równy jednej milionowej metra), a następnie badacze przeszli do wykonywania pomiarów właściwości w postaci pseudospinów tych kondensatów. Kluczowym wnioskiem było to, że właściwości obu kondensatów okazały się nieprzypadkowo skorelowane, co pokazuje, że cały paradoks występuje również na większą skalę niż dotychczas badane.