Włoscy naukowcy połączyli kwantowo ruch lewitującej drobiny szkła wielkości wirusa ze światłem, które od niej odleciało, i zrobili to bez schładzania aparatury do temperatur bliskich zeru absolutnemu. To pierwszy taki eksperyment na świecie.
Wyobraźmy sobie ziarnko szkła sto razy mniejsze od bakterii, zawieszone w powietrzu, a właściwie w prawie idealnej próżni, i trzymane w miejscu wyłącznie siłą światła laserowego. Dokładnie to zrobili fizycy z Uniwersytetu Florenckiego pod kierunkiem Francesca Marina. Taka pułapka świetlna nazywana jest pęsetą optyczną: laser działa jak niewidzialne kleszcze, które unoszą drobinkę między dwoma lustrami i pozwalają jej lekko drgać. W tym maleńkim układzie naukowcom udało się osiągnąć coś, co do tej pory kojarzono głównie z pojedynczymi atomami czy cząstkami światła: splątanie kwantowe. To zjawisko polega na tym, że dwa obiekty stają się ze sobą tak ściśle powiązane, że nie da się ich już opisać osobno. Zmierz jeden, a automatycznie wiesz coś o drugim, nawet jeśli są od siebie oddalone. Tym razem splątane zostały ruch drgającej kuleczki szkła i światło, które z nią oddziaływało, mimo że kuleczka, choć mikroskopijna dla naszych oczu, zawiera dziesiątki milionów atomów, czyli w świecie kwantowym jest prawdziwym kolosem.
Problem w tym, że światło potrzebne do schłodzenia i uspokojenia drgań kuleczki działało odwrotnie niż światło potrzebne do wywołania splątania, jedno ją stabilizowało, drugie rozgrzewało i rozchwiewało. Naukowcy poradzili sobie, używając dwóch różnych laserów połączonych w jedną dwukolorową pułapkę: jeden chłodził ruch kuleczki niemal do stanu kwantowego spoczynku, drugi zajmował się splątywaniem jej ruchu ze światłem. Cała sztuczka polegała na tym, że chłodzony był tylko sam ruch drgającej kuleczki, a nie cała aparatura, więc laboratorium spokojnie stało sobie w temperaturze pokojowej. Dowód na to, że powstałe korelacje są naprawdę kwantowe, a nie efektem zwykłej fizyki klasycznej, naukowcy znaleźli w świetle, które po prostu odleciało z pułapki. Analizując je, mogli odtworzyć wzorzec powiązań między ruchem kuleczki a właściwościami światła i wzorzec ten przekroczył próg, poniżej którego mówimy już tylko o zwykłych, niekwantowych zależnościach. Pomiary trwały godzinami, a sam wynik nie pojawił się nagle, tylko wyłaniał się stopniowo z coraz większej ilości danych.
Marin mówi wprost, że kolejnym celem jest nie tylko obserwowanie takiego zjawiska, ale nauczenie się, jak nim sterować, a w dalszej perspektywie połączenie kilku takich lewitujących drobinek w jeden większy układ kwantowy. Badanie, opublikowane w czasopiśmie „Science”, nie daje jeszcze gotowej technologii, ale pokazuje, że granica między światem naszych codziennych, dużych przedmiotów a dziwnym światem kwantów jest bardziej umowna, niż mogłoby się wydawać, i że da się ją przesuwać bez konieczności mrożenia wszystkiego do temperatur bliskich zeru absolutnemu.
Źródło: sciencealert.com