Λοιπόν, να κάτι απίστευτο στη φυσική: υπάρχουν κανόνες που διέπουν τα μικροσκοπικά σωμαίδια μέσα στα άτομα, και αυτοί οι κανόνες είναι παράξενοι. Παράξενοι με την έννοια που ο Αϊνστάιν αποκαλούσε «φάντασμα δράση από απόσταση». Αναφερόμαστε στην κβαντική διεμπλοκή — το φαινόμενο κατά το οποίο δύο σωμαίδια συνδέονται τόσο βαθιά ώστε ό,τι συμβαίνει στο ένα επηρεάζει ακαριαία το άλλο, ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει.
Θυμάμαι την πρώτη φορά που άκουσα γι’ αυτό στο πανεπιστήμιο και ο εγκέφαλός μου κυριολεκτικά «κοντοκύκλωσε». Πώς μπορούν δύο σωμαίδια στα αντίθετα άκρα του σύμπαντος να είναι συνδεδεμένα; Δεν έπρεπε να είναι αυτό αδύνατο;
Λοιπόν, έτσι πίστευε και ο Αϊνστάιν. Δεν του άρεσε καθόλου. Πίστευε ότι κάθε σωμαίδιο θα έπρεπε να έχει τη δική του ανεξάρτητη πραγματικότητα, και η διεμπλοκή seemed να παραβιάζει αυτή την κοινή λογική. Αλλά να το πράγμα — δεκαετίες πειραμάτων έχουν αποδείξει ότι ο Αϊνστάιν έπεσε έξω. Η διεμπλοκή είναι πραγματική, είναι παράξενη, και μπορεί να αποτελεί τη βάση της επόμενης τεχνολογικής επανάστασης.
Γιατί αυτό έχει σημασία περισσότερο απ’ ό,τι νομίζετε
Η διεμπλοκή δεν είναι απλώς μια φυσική περιέργεια. Είναι ο ακροβολισμός αναδυόμενων τεχνολογιών που θα μπορούσαν να αναδιαμορφώσουν τα πάντα, από την ασφαλή επικοινωνία έως την υπολογιστική ισχύ που κάνει τις σημερινές υπερυπολογιστές να μοιάζουν με κοινές αριθμομηχανές.
Το πρόβλημα είναι ότι, στην πράξη, η χρήση της διεμπλοκής σε πραγματικές συσκευές έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολη. Άλλο πράγμα να αποδειχθεί σε ένα εργαστήριο ότι τα σωμαίδια είναι διεμπλεγμένα — άλλο να δημιουργηθούν αξιόπιστα, να χειριστούν και να αναγνωριστούν συγκεκριμένες διεμπλεγμένες καταστάσεις για πρακτικές εφαρμογές.
Για τα τελευταία 25 χρόνια, οι επιστήμονες διέθεταν μια σταθερή μέθοδο για την αναγνώριση ενός τύπου διεμπλεγμένης κατάστασης (γνωστής ως κατάσταση GHZ), αλλά ένας άλλος κρίσιμος τύπος — η κατάσταση W — παρέμενε απρόσμενα δύσκολο να εντοπιστεί. Σκεφτείτε το σαν να έχετε ένα αξιόπιστο εργαλείο για ένα είδος κλειδαριάς αλλά τίποτα για ένα άλλο, εξίσου σημαντικό.
Μέχρι τώρα.
Η «Αχα!» στιγμή: Η εκμετάλλευση της συμμετρίας
Εδώ η νέα έρευνα γίνεται πραγματικά συναρπαστική. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Κιότο και στο Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα βρήκαν έναν έξυπνο τρόπο αναγνώρισης των καταστάσεων W εκμεταλλευόμενοι κάτι που ονομάζεται κυκλική μετατοπιστική συμμετρία.
Ας εξηγήσω τι σημαίνει αυτό με μη μαθηματικούς όρους.
Φανταστείτε ότι έχετε τρία φωτόνια (σωμαίδια φωτός) που είναι διεμπλεγμένα σε κατάσταση W. Τώρα φανταστείτε ότι θα μπορούσα να μετατοπίσετε τη διάταξή τους σε έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο — σαν να περιστρέφετε καθίσματα σε ένα στρογγυλό τραπέζι — και το υποκείμενο μοτίβο να παραμένει αναγνωρίσιμο. Αυτή είναι η συμμετρία που οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ως άγκυρα.
Χρησιμοποιώντας αυτή την ιδιότητα, σχεδίασαν ένα κβαντικό κύκλωμα που ουσιαστικά «βλέπει» μια διεμπλεγμένη