Kvantový skok, který nikdo nečekal

Představte si, že ladíte strunu kytary tak malou, že se řídí kvantovými pravidly místo obyčejné fyziky. Přesně to udělali fyzici z Oxfordu. A ještě k tomu chytře.

Dne 1. května vyšel v Nature Physics článek oxfordského týmu. Popisují první čtyřičlenné stlačování v historii. Název zní jako z sci-fi, ale je to revoluce pro kvantové technologie.

Proč je stlačování důležité?

Kvantová mechanika má limit. Nemůžete přesně změřit současně dvě vlastnosti, jako polohu a rychlost. Znát jednu znamená ztratit přesnost u druhé. To je zákon přírody.

Vědci to obcházejí technikou stlačování. Přesunou nejistotu z jedné vlastnosti do druhé. Získají tak lepší přesnost tam, kde ji potřebují.

Není to jen teorie. Detektory gravitačních vln LIGO, co zachytily vlny z černých děr, používají stlačené světlo. Fungují díky tomu lépe.

Problém s vyššími úrovněmi

Běžné stlačování je super. Co ale třičišlé nebo čtyřičišlé? Tyto pokročilé verze jsou teoreticky možné, ale v praxi slabé. Hluk je rychle přehluší.

Desetiletí je honili jako bílou velrybu. Všichni věděli, že existují. Nikdo je nechytil.

Chytrý trik, co to změnil

Oxfordský tým to vymyslel geniálně. Místo boje s kvantovými silami je spojili.

Použili ion zachycený v pasti. Na něj působili dvěma přesně řízenými silami. Kvantová podivnost: pořadí sil záleží. Síla A pak B není jako B pak A. To se jmenuje nekomutativita. Obvykle to komplikuje život.

Ale Oana Băzāvan a kolegové řekli: co když to využijeme záměrně?

Složením těchto sil se zesílily. Vznikly silnější kvantové interakce. Problém se stal řešením.

Z teorie do praxe bleskově

Experiment byl ohromující. Stejným zařízením přepínali mezi typy stlačování. Jen ladili frekvence, fáze a sílu sil.

Vytvořili klasické stlačování, třičišlé a poprvé čtyřičišlé – na jakékoli platformě.

Navíc to šlo 100krát rychleji, než se čekalo. Efekty, co měly být neviditelné, se ukázaly jasně.

Změřili pohyb ionu. Každý typ měl svůj unikátní otisk. Dokonalý důkaz.

Co přijde dál?

Tým neručí. Rozšiřují metodu na složitější systémy s více pohyby. Technologie je běžná v kvantových laboratořích po světě. Brzy se stane standardem.

Možnosti jsou skvělé. Lepší senzory gravitačních vln, stabilnější kvantové počítače, simulace nepřístupných systémů.

Raghavendra Srinivas, šéf projektu, to shrnul: otevřeli dveře do neznámého.

Širší pohled

Největší je změna myšlení. Nekomutativita byla problém. Teď je výhoda. Takové kreativní obraty posouvají vědu.

Jsme v zlaté době kvantových technologií. Každý takový průlom přibližuje fungující kvantové počítače, senzory na nemožné a novou fyziku.

Všechno z otázky: co kdybychom kvantovou podivnost nevyužili?

Chytré, ne?