"Niet-lokaliteit" is een van de fundamentele pijlers van de kwantummechanica die twee kwantums van energie verenigt in een enkel systeem, ongeacht de afstand ertussen. Dit overkoepelende concept werd op de proef gesteld door een team van onderzoekers van de Universiteit van Genève in samenwerking met het Teheran Institute for Basic Science Research (IPM). De studie werd gepubliceerd in Physical Review Letters op 30 september 2019 en onthult dat in fotonen, hoe meer we gek zijn, hoe meer we lachen ...

Kwantumverstrengeling, een verhaal van een paar ...

Kwantumdeeltjes, zoals fotonen, hebben de bijzonderheid om bedwelmd te kunnen worden. Het principe van kwantumverstrengeling is in theorie eenvoudig.

Laten we om te beginnen aangeven dat twee niet-gekoppelde kwantumsystemen zich normaal onafhankelijk van elkaar gedragen. Met andere woorden, de waarde van de een heeft geen invloed op de waarde van de ander. Deze systemen kunnen de vorm hebben van afzonderlijke fotonen of groepen van fotonen die bijvoorbeeld quanta van energie worden genoemd. In het geval dat op een tijdstip t deze twee kwantums gedurende een beperkte tijd met elkaar in contact komen, kunnen ze "verstrikt" raken of verstrikt raken. Hierdoor vormen ze een uniek systeem en wordt het onmogelijk om de deeltjes afzonderlijk te beschrijven.

Een vereenvoudigde illustratie van dit concept zou bestaan ​​uit het beschouwen van een systeem, bestaande uit twee verwarde deeltjes, dat ons een groene kleur lijkt. Een van de deeltjes is blauw en de andere is geel: het is onmogelijk om de verdeling van de twee kleuren te weten, alleen de kleur van het hele systeem is beschrijvend.

De componenten van het systeem zijn nu afhankelijk van elkaar, zodat elke meting aan een van de kwantums de andere onmiddellijk beïnvloedt, die exact dezelfde verandering ondergaat. Deze meting kan bijvoorbeeld worden samengevat om de rotatierichting, de spin, van een van de deeltjes te veranderen, en tegelijkertijd de spin van de andere te wijzigen. Zoals in het geval van kleurdeeltjes, is het onmogelijk om te weten in welke richting de deeltjes afzonderlijk roteren, maar alleen om een ​​rotatieverandering aan te brengen op het ene deeltje dat de rotatie van het andere zal veranderen.

Hoewel deze relatie tussen de twee elementen van het systeem lijkt te impliceren dat ze fysiek gerelateerd zijn, of op zijn minst dichtbij, kan de afstand tussen de twee kwantums van energie zich over enkele duizenden kilometers uitstrekken. Twee verwarde kwantumdeeltjes zijn inderdaad afhankelijk van elkaar, ongeacht de afstand die ze scheidt. Het is deze notie van 'non-locality' die eigen is aan de kwantummechanica die het team van Zwitserse en Iraanse onderzoekers op de proef heeft gesteld.

... wat ook om drie uur wordt geoefend

Laten we nu eens kijken naar het geval van een enkel systeem dat bestaat uit 3 deeltjes of paren van deeltjes, in plaats van twee. Marc-Olivier Renou legt in een persbericht uit dat zijn team zich heeft verbonden om te bepalen of " dit principe van niet-kwantum niet-lokaliteit altijd werkt als we meerdere paren fotonen in een netwerk plaatsen ".

In dit perspectief bedachten de wetenschappers " een experiment bestaande uit drie paren fotonen die vervolgens worden gescheiden en verspreid in drie punten die een driehoek vormen ". Op elk van de drie hoekpunten van deze driehoek is een paar van twee fotonen geplaatst die afkomstig zijn van twee verschillende paren van reeds verstrengelde fotonen. Deze twee fotonen die elkaar nooit hadden ontmoet, werden vervolgens gedwongen om verstrikt te raken, maar elk bleef nog steeds verstrikt in het foton van het paar waartoe het eerder behoorde. Resultaat: een netwerk van drie paren ultra-gecorreleerde fotonen waarin elk paar fotonen tegelijkertijd met de andere twee was verward.

Deze tripartiete opstelling maakt een nieuwe vorm van kwantumcorrelatie mogelijk: de statistieken die uit deze metingen naar voren komen, kunnen door geen enkele lokale fysische theorie worden verklaard. Met andere woorden, het non-locality-principe is nog steeds van toepassing wanneer het systeem wordt uitgebreid, wat onvermijdelijk de ontwikkeling van vragen over de grenzen van dit concept aanmoedigt. Deze belangrijke theoretische ontdekking onderstreept de kracht van kwantumcorrelaties in netwerken, die veel verder gaat dan onderzoekers voor ogen hadden.

De fotonenparen vormen een ultragecorreleerde verwarde driehoek van UNIGE

Een principe dat weerstand bood aan Albert Einstein

Het is vanuit deze notie van 'non-locality' eigen aan de kwantummechanica dat Albert Einstein weigerde deze mogelijkheid toe te geven. Voor de natuurkundige kon de overdreven probabilistische aard van dit fenomeen alleen het gevolg zijn van een onvolledige theorie waarvan de 'verborgen variabelen' moesten worden ontdekt. Inderdaad, het moest informatie missen omdat dit kwantumproces een van de grondbeginselen van de speciale relativiteitstheorie leek te schenden die stelt dat geen informatie sneller kan bewegen dan de snelheid van het licht in een vacuüm. Hoe dan uit te leggen dat twee fotonen gescheiden door lichtjaren informatie kunnen communiceren die onmiddellijk van status moet veranderen wanneer het jaren zou duren om dat te doen? Welnu, er zou geen informatie zijn om te communiceren, omdat volgens het principe van "niet-lokaliteit", fotonen niet communiceren.

Zoveel geheimen als het vakgebied van de kwantummechanica blijft kostbaar en intrigerend voor steeds meer natuurkundigen: " Deze resultaten openen nieuwe perspectieven van toepassingen in cryptografie, terwijl ze een opleving van de kwantumfysica bieden

"Niet-lokaliteit" is een van de fundamentele pijlers van de kwantummechanica die twee kwantums van energie verenigt in een enkel systeem, ongeacht de afstand ertussen. Dit overkoepelende concept werd op de proef gesteld door een team van onderzoekers van de Universiteit van Genève in samenwerking met het Teheran Institute for Basic Science Research (IPM). De studie werd gepubliceerd in Physical Review Letters op 30 september 2019 en onthult dat in fotonen, hoe meer we gek zijn, hoe meer we lachen ...

Kwantumverstrengeling, een verhaal van een paar ...

Kwantumdeeltjes, zoals fotonen, hebben de bijzonderheid om bedwelmd te kunnen worden. Het principe van kwantumverstrengeling is in theorie eenvoudig.

Laten we om te beginnen aangeven dat twee niet-gekoppelde kwantumsystemen zich normaal onafhankelijk van elkaar gedragen. Met andere woorden, de waarde van de een heeft geen invloed op de waarde van de ander. Deze systemen kunnen de vorm hebben van afzonderlijke fotonen of groepen van fotonen die bijvoorbeeld quanta van energie worden genoemd. In het geval dat op een tijdstip t deze twee kwantums gedurende een beperkte tijd met elkaar in contact komen, kunnen ze "verstrikt" raken of verstrikt raken. Hierdoor vormen ze een uniek systeem en wordt het onmogelijk om de deeltjes afzonderlijk te beschrijven.

Een vereenvoudigde illustratie van dit concept zou bestaan ​​uit het beschouwen van een systeem, bestaande uit twee verwarde deeltjes, dat ons een groene kleur lijkt. Een van de deeltjes is blauw en de andere is geel: het is onmogelijk om de verdeling van de twee kleuren te weten, alleen de kleur van het hele systeem is beschrijvend.

De componenten van het systeem zijn nu afhankelijk van elkaar, zodat elke meting aan een van de kwantums de andere onmiddellijk beïnvloedt, die exact dezelfde verandering ondergaat. Deze meting kan bijvoorbeeld worden samengevat om de rotatierichting, de spin, van een van de deeltjes te veranderen, en tegelijkertijd de spin van de andere te wijzigen. Zoals in het geval van kleurdeeltjes, is het onmogelijk om te weten in welke richting de deeltjes afzonderlijk roteren, maar alleen om een ​​rotatieverandering aan te brengen op het ene deeltje dat de rotatie van het andere zal veranderen.

Hoewel deze relatie tussen de twee elementen van het systeem lijkt te impliceren dat ze fysiek gerelateerd zijn, of op zijn minst dichtbij, kan de afstand tussen de twee kwantums van energie zich over enkele duizenden kilometers uitstrekken. Twee verwarde kwantumdeeltjes zijn inderdaad afhankelijk van elkaar, ongeacht de afstand die ze scheidt. Het is deze notie van 'non-locality' die eigen is aan de kwantummechanica die het team van Zwitserse en Iraanse onderzoekers op de proef heeft gesteld.

Aanbevolen Editor'S Choice