Během čtení tohoto příběhu se dozvíte, že paradox Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) ukazuje, že kvantová teorie nemůže být popsána místními realistickými popisy. Studie posunuje tento paradox na novou úroveň a zkoumá, jak neklasický může kvantový svět být. Experiment zahrnoval fotony v 37 dimenzích a posílil vědu v této podivné kvantové oblasti v naději, že nalezne aplikace v těchto vysoce dimenzionálních systémech.

Rozpor mezi klasickou a kvantovou mechanikou

Klasická a kvantová mechanika se vzájemně obtížně snášejí, protože věda o subatomárních částicích může být podivná. Například kvantové provázání uvádí, že stav jedné částice lze určit zkoumáním stavu její provázané dvojice, bez ohledu na vzdálenost. Tento podivný fakt se příčí klasické fyzice a dokonce vedl Alberta Einsteina k tomu, aby tento kvantový zvláštnost popsal jako „strašidelnou akci na dálku“.

Kvantová nelokalita

Tento fenomén je známý jako „kvantová nelokalita“, kdy objekty jsou ovlivněny na vzdálenosti (zdánlivě rychlostí nad světlo), zatímco klasická fyzika se řídí místní teorií, což je myšlenka, že objekty jsou ovlivňovány svým bezprostředním okolím. Tento rozdíl je významný a je vysvětlen slavným theorem nazývaným paradox Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ), který v podstatě popisuje, jak nemůže být kvantová teorie popsána místním realistickým popisem.

GHZ paradox a jeho význam

Pojmenované po fyzicích, kteří paradox popsali v roce 1989, ukazují GHZ-type paradoxy, že když mohou být částice ovlivněny pouze proximitem, produkují matematické nemožnosti. Jak uvádí New Scientist, paradox lze dokonce vyjádřit prostřednictvím vzorce, kde 1 se rovná -1. Tento paradox ukazuje, jak nelze kvantové vlastnosti popsat pomocí klasických prostředků, ale nová studie publikovaná v časopise Science Advances se rozhodla prozkoumat, jak zvláštní tyto paradoxy mohou být.

Experiment se 37 dimenzemi

Mezinárodní tým vědců se chtěl podívat na to, jak neklasické mohou být částice světla — a výsledky byly možná podivnější, než autoři původně očekávali. Tento téměř technický experiment vyprodukoval fotony, neboli částice světla, které existovaly ve 37 dimenzích. Zatímco vy a já existujeme ve třech dimenzích — plus navíc časové dimenzi — tyto fotony vyžadovaly 37 podobných referenčních bodů.

Odhalení nových možností

„Tento experiment ukazuje, že kvantová fyzika je více neklasická, než si mnozí z nás mysleli,“ řekl Zhenghao Liu z Technické univerzity v Dánsku, jeden z autorů studie, New Scientist. „Může to být [že] 100 let po svém objevení stále vidíme pouze špičku ledovce.“

Realizace takového experimentu není snadná, protože Liu a jeho tým museli vpravit verzi GHZ paradoxu do koherentního světla — dokonce i do barvy a vlnové délky — aby mohli snadno manipulovat s fotony. To v podstatě vedlo k vytváření nejvíce „neklasických efektů v kvantovém světě“, jak Liu uvedl pro New Scientist.

Budoucí směry výzkumu

„Věříme, že tato práce otevřela několik cest pro budoucí výzkum,“ napsali autoři. „Doufáme, že naše zjištění mohou být použita k budování ještě silnějších kvantových výhod v vysoce dimenzionálních systémech.“

Jinými slovy, pokud jsme pouze objevili špičku ledovce, jen si představte, jaké kvantové průlomy se skrývají těsně pod povrchem.

Darren žije v Portlandu, má kočku a píše/edituje o sci-fi a o tom, jak náš svět funguje.