הסתבכות קוונטית "מפחידה" שנלכדה לבסוף בתמונה מדהימה

המדענים רק צילמו את התצלום הראשון אי פעם שזכה לכינוי "פעולה מפחידה מרחוק" מאת אלברט איינשטיין. תופעה זו, הנקראת הסתבכות קוונטית, מתארת ​​מצב בו חלקיקים יכולים להישאר מחוברים כך שהתכונות הפיזיקליות של האחד ישפיעו על השנייה, לא משנה מה המרחק (אפילו המיילים) ביניהם.

איינשטיין שנא את הרעיון מכיוון שהוא מפר את התיאורים הקלאסיים של העולם. אז הוא הציע דרך אחת שההסתבכות יכולה להתקיים בכפיפה אחת עם הפיזיקה הקלאסית - אם היה קיים משתנה לא ידוע, "מוסתר" ששימש מסנג'ר בין זוג החלקיקים הסבוכים, תוך שמירה על גורליהם זה בזה.

הייתה רק בעיה אחת: לא הייתה שום דרך לבדוק האם השקפתו של איינשטיין - או האלטרנטיבה הזרה, שבה חלקיקים "מתקשרים" מהר יותר ממהירות האור ולחלקיקים אין מצב אובייקטיבי עד שהם נצפים - הייתה נכונה. לבסוף, בשנות ה -60, הפיזיקאי סר ג'ון בל גילה מבחן המפריך את קיומם של משתנים נסתרים אלה - מה שאומר שעולם הקוונטים מוזר ביותר.

לאחרונה קבוצה מאוניברסיטת גלזגו השתמשה במערכת מתוחכמת של לייזרים וקריסטלים בכדי לצלם את התצלום הראשון אי פעם של הסתבכות קוונטית המפרה את אחד מהמה שמכונה כיום "אי השוויון של בל."

זהו "המבחן המרכזי של הסתבכות קוונטית", אמר הסופר הבכיר מיילס פגט, המחזיק בכיסא קלווין לפילוסופיה טבעית ומרצה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת גלזגו בסקוטלנד. למרות שאנשים משתמשים בהסתבכות קוונטית ובאי-השוויון של בל ביישומים כמו מחשוב קוונטי וקריפטוגרפיה, "זו הפעם הראשונה שמישהו משתמש במצלמה כדי לאשר."

כדי לצלם את הצילום, פגט וצוותו נאלצו תחילה לסבך פוטונים, או חלקיקים קלים, בשיטה מנוסה ואמיתית. הם פגעו בגביש עם לייזר אולטרה סגול (UV), וכמה מאותם פוטונים מהלייזר התפרקו לשני פוטונים. "בגלל שמירה על אנרגיה ותנופה כאחד, כל פוטונים זוגיים שהתקבלו מסתבכים", אמר פגט.

הם גילו כי הזוגות הסבוכים היו בקורלציה, או בסינכרון, בתדירות גבוהה הרבה יותר ממה שהייתם מצפים אם מדובר במשתנה נסתר. במילים אחרות, צמד זה הפר את אי השוויון של בל. החוקרים צילמו תמונה באמצעות מצלמה מיוחדת שיכולה לאתר פוטונים בודדים, אך רק צילמו תמונה כאשר הגיע פוטון עם בן זוגו הסבוך, על פי הצהרה.

ניסוי זה "מראה כי השפעות קוונטיות אכן משנות את סוגי התמונות שניתן להקליט", אמר ל- Live Science. כעת, פגט וצוותו פועלים לשיפור ביצועי ההדמיה של המיקרוסקופ.

התוצאות פורסמו ב- 12 ביולי בכתב העת Science Advances.