Kvantová provázanost je relativní veličina!

20.5.2003

O možné provázanosti, či "propletenosti" kvantových objektů se na stránkách Akademonu již psalo - viz. např. aktualitu z 5.10.2001. Jedná se o nezvyklou vlastnost kvantového světa, kterou jako první ve svém slavném myšlenkovém experimentu popsali A. Einstein, B. Podolsky a N. Rosen (EPR) už v roce 1935, jejíž plné důsledky si ale fyzikové začali uvědomovat až poměrně nedávno. Propletenost (anglicky "entanglement") dvou kvantových soustav - např. dvou kvant světla vyzářených nestabilním atomem - znamená existenci korelací mezi oběma objekty, které jsou mnohem těsnější, než připouští klasická fyzika. Z matematického hlediska jsou obě kvantové soustavy v propleteném stavu neoddělitelné a musejí být popisovány společně (v kontrastu k separabilitě objektů v klasické fyzice). Dvě částice vytvořené v takovém stavu si tuto vlastnost podrží i na libovolně velkých vzdálenostech, což vede k možnosti působení na dálku, které Einstein nazval "strašidelným". Jakkoliv bylo toto působení pro samotného Einsteina nepřijatelné (a s ním tedy i celá kvantová mechanika - teorie, kterou již téměř osmdesát let používáme k popisu mikrosvěta), experimenty posledních dvaceti let dávají jednoznačně za pravdu obhájcům kvantových zákonů. V poslední době se v této souvislosti hojně mluví např. o tzv. kvantové teleportaci, což je vlastně EPR myšlenkový experiment dovedený do snad ještě překvapivějších důsledků, než jaké předjímal samotný Einstein. V článku, který se v prosinci loňského roku objevil v časopise Physical Review Letters, si autoři R.M. Gingrich a C. Adami z NASA laboratoře na California Institute of Technology poprvé v historii kladou otázku, jak kvantová propletenost závisí na rychlosti soustavy, z níž je provázaný systém pozorován. Ani laikovi nemůže ujít, že tím se problém kvantové korelace dostává již do dvojitého vztahu s Einsteinem, protože to byl právě tento zakladatel moderní fyziky, kdo ve své teorii relativity závislost fyzikálních zákonů na vztažné soustavě zevrubně studoval. Gingrich a Adami dospívají k zajímavým závěrům: především ukazují, že kvantová propletenost je (jak jinak?!) relativní veličina - systém, který se z jedné vztažné soustavy jeví jako silně propletený, může v jiné soustavě být zcela separabilní (pro odborníky poznamenejme, že zde máme na mysli propletenost pouze spinové části vlnové funkce, celková propletenost spinové plus prostorové části vlnové funkce se zachovává). Naopak, propletenost v původně separabilním systému (z hlediska spinů) se dá vytvořit pouhým přechodem do vhodné pohybující se vztažné soustavy (nebo uvedením kvantového systému jako celku do relativního pohybu vzhledem k pozorovateli). Především poslední věta vzbuzuje nemalou pozornost experimentátorů, kteří se kvantové propletené soustavy pokoušejí vytvořit v laboratoři za účelem demonstrace různých kvantových divů. Závěry Gingricha a Adamiho by jim v tom totiž mohly pomoci.

Odborníka možná překvapí, proč otázka pohybové závislosti kvantové propletenosti zůstala tak dlouho neřešena - považme, že žijeme v době, kdy na téměř každém myslitelném problému pracuje současně zpravidla hned několik výzkumných týmů. Není pochyb, že alespoň pokud jde o teoretický aparát, mohl být zmíněný článek v podstatě napsán již Einsteinem nebo jeho současníky. Možná, že tenkrát prostě chyběla konkrétní motivace pro takový výzkum. Zdá se, že současné snahy o praktické aplikace kvantových zákonů (kvantová teleportace, kryptografie, kvantové počítače...) vedou také k hlubším pohledům do koncepčních základů kvantové fyziky. S ohledem ke slovům R. Feynmana, že nikdo na světě nerozumí kvantové mechanice, nezbývá, než tento trend přivítat. Bližší detaily naleznete v původním článku: R.M. Gingrich, C. Adami, Physical Review Letters, 89, 270402 (2002).

Odeslat komentář k článku " Kvantová provázanost je relativní veličina! "



Opište text z obrázku:

Odeslat článek " Kvantová provázanost je relativní veličina! " e-mailem

Diskuse/Aktualizace