Iată ceva fascinant în fizică: există reguli care guvernează particulele extrem de mici din interiorul atomilor, iar aceste reguli sunt ciudate. Ciudate în sensul în care Einstein le numea „acțiune fantomatică la distanță”. Vorbim despre entanglementul cuantic — fenomenul prin care două particule devin atât de profund conectate încât ceea ce se întâmplă cu una afectează instantaneu cealaltă, indiferent de distanța dintre ele.
Îmi amintesc prima dată când am aflat despre acest lucru în facultate și creierul meu a intrat practic în scurtcircuit. Cum pot două particule aflate la capete opuse ale universului să fie conectate? Nu ar trebui să fie imposibil?
Ei bine, și Einstein credea așa. Nu îi plăcea deloc. El era de părere că particulele ar trebui să aibă fiecare propria realitate independentă, iar entanglementul părea să încalce această noțiune de bun simț. Dar iată care este situația — decenii de experimente au demonstrat că Einstein se înșela. Entanglementul este real, este ciudat și ar putea fi tocmai fundația următoarei revoluții tehnologice.
De ce acest lucru contează mai mult decât ați putea crede
Entanglementul nu este doar o curiozitate din fizică. Este coloana vertebrală a tehnologiilor emergente care ar putea transforma totul, de la comunicațiile securizate până la o putere de calcul care face supercomputerele de astăzi să pară niște simple calculatoare.
Problema este că, în realitate, utilizarea entanglementului în dispozitive practice a fost extrem de dificilă. Este un lucru să demonstrezi în laborator că particulele sunt entanglate — este cu totul altceva să creezi, manipulezi și identifici în mod fiabil stări entanglate specifice pentru aplicații practice.
Timp de 25 de ani, oamenii de știință au avut o metodă solidă pentru a identifica un tip de stare entanglată (numită starea GHZ), dar un alt tip crucial — starea W — a rămas stubborn de dificil de identificat. Gândiți-vă la acest lucru ca la a avea un instrument fiabil pentru un tip de încuietoare, dar nimic pentru un altul la fel de important.
Până acum.
Momentul „Aha!” : Folosind simetria
Aici este unde noua cercetare devine cu adevărat captivantă. Oamenii de știință de la Universitatea Kyoto și Universitatea Hiroshima au găsit o modalitate ingenioasă de a identifica stările W exploatand ceva numit simetrie de deplasare ciclică.
Să vă explic ce înseamnă acest lucru în termeni non-matematici.
Imaginați-vă că aveți trei fotoni (particule de lumină) care sunt entanglate într-o stare W. Acum imaginați-vă că ați putea deplasa aranjamentul lor într-un ciclu repetitiv — ca și cum ați roti locurile la o masă rotundă — iar modelul de bază rămâne recognoscibil. Aceasta este simetria pe care cercetătorii au folit-o ca ancoră.
Folosind această proprietate, ei au proiectat un circuit cuantic care poate, în esență, „privi” o stare entanglată și determina ce este aceasta într-o singură măsurătoare, spre deosebire de abordarea tradițională care necesită colectarea unor cantități masive de date și apoi reconstrucția computațională a stării.
Diferența este ca și cum ați rezolva un puzzle prin încercare și eroare versus a avea cineva care vă oferă răspunsul și vă explică cum l-a aflat. Abordarea „one-shot” este dramatic mai eficientă.
Ce înseamnă acest lucru pentru viitor
Aici entuziasmul meu interior de geek al tehnologiei atinge apogeul.
Această descoperire avansează direct teleportarea cuantică — care, în ciuda numelui, nu implică transmiterea materiei nicăieri (scuze, fanii Star Trek). În schimb, este vorba despre transferul informației cuantice dintr-o locație în alta folosind entanglementul. Este, în esență, versiunea internetului cuantic a trimiterea unui