Takhle vypadá kvantové provázání, fyzici jej poprvé vyfotili

- Příroda autor: Ladislav Loukota

Kolem kvantové fyziky existuje takové množství prazvláštních jevů, že nad tím nejen selský rozum občas zůstává stát. Jedním z nich je i takzvané kvantové provázání dvou částic na dálku, které dělalo problémy i Albertu Einsteinovi. Jakkoliv však sám největší fyzik 20. století mohl o kvantové fyzice pochybovat, dnes již s jistotou víme, že kvantové provázání existuje - nejnověji se jej dokonce podařilo vyfotit.

Dva kvantové provázané fotony

Dva kvantové provázané fotony,zdroj: Moreau et al.

Einsteinovi vděčíme za revoluci, která hýbe světem fyziky dodnes - nelze však o něm rozhodně říct, že by byl bez chyb. Kvantová fyzika mu byla notoricky po nechuti zejména kvůli tomu, co vnímal jako porušení lokálnosti jevů. Dnes tatáž kvantová fyzika již přináší praktické výsledky třeba skrze vznikající kvantové počítače - svého času však měla vysoce teoretickou povahu. Co se Einsteinovi ponejvíce zajídalo, bylo právě kvantové provázání, které pojmenoval jako "strašidelné působení na dálku".

Když se řekne kvantové provázání, nejčastěji si lidé vybaví právě schopnost dvou svázaných částic ovlivňovat jedna druhou. Působí to skoro strašidelně, až by jeden málem zapomněl, že na dálku se komplikovaně posílala i data, která ve vašem počítači či telefonu definovala tyto řádky. Kvantové provázání je jistě netypické, ale není to magie - ani provázání (s nejvyšší pravděpodobností - ještě jsme to na takovou dálku nepotvrdili) nelétá nadsvětelnou rychlostí, ačkoliv je tak občas prezentováno.

Pokud by někdo stále pochyboval o tom, je takový jev přesto možný, snad by jej přesvědčil fotografický důkaz. V nové studii se totiž poprvé toto provázání podařilo nafotit. Tým Paula-Antoine Moreaua z britské University of Glasgow vytvořil snímek Bellova provázání. Dosáhl toho s pomocí vlastního experimentu, v němž vzniká proud provázaných fotonů. Ty putují k materiálům z tekutých krystalů. Celý pokus pozorovala extrémně citlivá kamera, která je schopná jednotlivé fotony zachytit. Výsledek jejich snažení můžete vidět v úvodu článku.

Praktický efekt

To, co na tak snímku vidíte, jsou právě dva kvantové provázané fotony po svém boku. Je to vůbec poprvé, co se provázané fotony podařilo zachytit! Přesto je novinka tak trochu okurkového rázu - i přes impresivní výkon totiž experiment vlastně nepřinesl po stránce dat zase nic tak nového.

Moreauova fotografie kvantového provázání je spíše popularizačního rázu, fyzice ponejvíce umožňuje ověřit to, co již dávno predikovaly teoretické modely. Podstatné na práci je vlastně jenom to, že se podařilo provázání vůbec vysnímkovat.

Kvantové provázání je však samo o sobě užitečné i po praktické stránce. Může totiž přinést revoluci z hlediska bezpečné komunikace. Čína již v minulých letech dosáhla prvního přenosu provázaných párů fotonů ze své družice Micius na pozemní přijímače. Předpokládá se, že šlo doslova o první výstřel toho, co nás může z hlediska aplikace kvantového provázání teprve čekat.

Ve věku, kdy jsou informační leaky stále častějším fenoménem, tak kvantové provázání a kvantová fyzika nejspíše bude stát na počátku celé řady aplikací, které budou následné generace vnímat jako naprostou samozřejmost. Budiž nám tak Einsteinův omyl ohledně kvantové fyziky připomínkou, že i ti největší géniové se můžou mýlit. 

Studie byla publikována v časopise Science Advances

Tagy: fyzika kvantová fyzika věda a technika fotony věda a poznání