Zmierzyli światło w 37 wymiarach! Zadziwiający wynik eksperymentu

Chińscy naukowcy postanowili przeprowadzić eksperyment poświęcony jednemu z najbardziej interesujących paradoksów dotyczących fizyki kwantowej. Ostatecznie udało im się dokonać pomiarów impulsu światła w 37 wymiarach.
Zmierzyli światło w 37 wymiarach! Zadziwiający wynik eksperymentu

Przedstawiciele Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii opracowali metodę testowania paradoksu Greenbergera-Horne’a-Zeilingera. Wykorzystali w tym celu procesor fotonowy oparty na włóknach, a wyciągnięte przez nich wnioski powinny mieć przełożenie na to, jak będzie wyglądał dalszy rozwój technologii kwantowych.

Czytaj też: Rewolucyjny mały detektor. Wykrywa cząstki z pobliskiego reaktora jądrowego

Mechanika kwantowa dotyczy zjawisk zachodzących na poziomie subatomowym, natomiast ogólna teoria względności opisuje teorię klasyczną. Tym sposobem obejmuje tzw. lokalny realizm, w którym rzeczy dzieją się wokół nas, w spodziewany sposób i w oczekiwanej kolejności. Od dawna fizycy próbowali doprowadzić do połączenia obu przytoczonych teorii, lecz nie przynosiło to pożądanych skutków.

Co gorsza, sytuacja – zamiast się poprawiać – stawała się wręcz trudniejsza. Dlaczego? Bo kolejne eksperymenty pokazywały, iż tak naprawdę różnice dzielące oba światy są nawet większe, niż można było początkowo zakładać. Nowe podejście do tematu, zaproponowane przez Chińczyków, miało wykazać, jak bardzo nieklasyczna mechanika kwantowa różni się od klasycznej. Właśnie dlatego odnieśli się oni do paradoksu Greenbergera–Horne’a–Zeilingera. 

Pomiary, których celem było światło emitowane w formie wiązki lasera posłużyło naukowcom do zgłębiania założeń tzw. paradoksu Greenbergera–Horne’a–Zeilinger

W dziedzinie teorii informacji kwantowej mówi się o stanie Greenbergera–Horne’a–Zeilingera, będącym splątanym stanem kwantowym obejmującym co najmniej trzy podsystemy. Przewiduje on wyniki eksperymentów, które bezpośrednio przeczą przewidywaniom każdej klasycznej teorii lokalnych zmiennych ukrytych, dzięki czemu jest przydatny w kontekście funkcjonowania komputerów kwantowych.

Opracowany w 1989, roku przewiduje wyniki, które przeczą klasycznej teorii. Przykład? Matematyczna niemożliwość w postaci 1 = -1, za sprawą której występuje paradoks. Do jego zademonstrowania w warunkach rzeczywistych potrzeba było niecodziennych rozwiązań. Autorzy nowych badań postawili na produkcję fotonów, które istnieją w… 37 wymiarach. Skorzystali w tym celu ze spójnego światła z lasera, splątania i procesora fotonicznego opartego na włóknach. 

Czytaj też: Naukowcy testują granice między fizyką klasyczną a kwantową. Posłużyły do tego dwie kulki

Korzyści płynące z dokonań członków zespołu badawczego mają zapewnić świeże spojrzenie na pewne nieścisłości występujące na fundamentalnym poziomie w teorii kwantowej. Poza tym wyciągnięte wnioski wskazują na to, że mechanika kwantowa jest jeszcze bardziej nieklasyczna, niż zakładano do tej pory. Sami zainteresowani dodają wręcz, że pomimo wielu lat badań fizycy wciąż dostrzegają jedynie wierzchołek góry lodowej, co pokazuje, jak wiele może czekać jeszcze na odkrycie. Dotychczasowe ustalenia są dostępne na łamach Science Advances.