Sikerült kvantumcsatolást létrehozniuk

Két külön elhelyezett gyémántlapka között, szobahőmérsékleten hozott létre kvantumcsatolt állapotot egy nemzetközi kutatócsoport.

A csatolt kvantumállapot jelenségét eddig az abszolút nulla fok közeléig hűtött, mikroszkopikus objektumoknál, atomoknál, molekuláknál írták le. Brit, kanadai és szingapúri tudósok azonban a Science tudományos folyóirat legutóbbi számában arról számoltak be, hogy sikerült csatolniuk két, egymástól 15 centiméterre eltávolított gyémánt kvantumállapotát.

A kvantumcsatolás jelenségénél láthatatlan kapcsolat van két vagy több tárgy valamely állapota között, amely akkor is megmarad, ha eltávolítják őket egymástól. Ez az összekapcsoltság azonban igen érzékeny a külső behatásokra, ezért vizsgálatához általában kizárják a környezet hatását, egyszerűsítik a tanulmányozott modellt, ezért van, hogy leggyakrabban néhány atommal, igen alacsony hőmérsékleten dolgoznak a jelenséget kutató fizikusok.

Most közzétett tanulmányukban azonban az Oxfordi Egyetem, a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács és a Szingapúri Nemzeti Egyetem kutatói viszonylag nagy – néhány milliméteres – tárgyakat, két gyémántlapkát vizsgáltak szobahőmérsékleten. „Demonstráltuk, hogy lehetséges szokványosabb, mindennapi tárgyakkal is (a kvantumcsatolás)” – mondta el Ian Walmsley oxfordi kísérleti fizikus a Scientific American című lapnak.

A csatoláshoz a gyémánt kristályrácsának rezgési állapotát választották ki. Optikai impulzussal megcélozva rezgést váltottak ki a gyémántban, a gerjesztésnél fonon keletkezett. A fonon nem más, mint a szilárd testek rezgési átmenetének energiakvantuma. Létrejöttét a gerjesztésre használt lézerfény változásaiból állapították meg.

A kísérlet során a gyémántokban létrejött egyetlen fononról kiderült, hogy az egyik gyémánthoz sem tartozik teljesen. Ehelyett az történik, hogy a két gyémánt csatolt állapotba kerül, amelyben megosztják egymás között az egyetlen fonont. Mérésüket többször megismételve 98 százalékos bizonyossággal állítja Walmsley, hogy valóban létrejött a kvantumcsatolt állapot.

Gyengéje a kísérletnek, hogy a létrejött fonon mindössze hét pikoszekundum élettartamú. A pikoszekundum a másodperc milliomod részének milliomod része, a gyémántok tehát ennyi időt töltöttek csatolt kvantumállapotban. Mindez azonban elegendő arra, hogy demonstrálja: a kvantummechanika a makroszkopikus világra is érvényes.