Ubrydeligt kvanteforvikling

Einsteins "uhyggelige handling på afstand" vedvarer selv ved høje accelerationer, forskere fra det østrigske videnskabsakademi og universitetet i Wien kunne vise i et nyt eksperiment. En kilde til sammenfiltrede fotonpar blev udsat for massiv stress:Fotonenes sammenfiltring overlevede faldet i et faldtårn samt 30 gange Jordens tyngdekraftacceleration i en centrifuge. Dette blev rapporteret i det seneste nummer af Naturkommunikation . Eksperimentet hjælper med at uddybe vores forståelse af kvantemekanik og giver samtidig værdifulde resultater for kvanteeksperimenter i rummet.

Einsteins relativitetsteori og teorien om kvantemekanik er to vigtige søjler i moderne fysik. På vej til at opnå en "teori om alt, "disse to teorier skal forenes. Dette er ikke opnået fra i dag, da fænomener i begge teorier næppe kan observeres samtidigt. Et typisk eksempel på et kvantemekanisk fænomen er sammenfiltring:Det betyder, at målingen af ​​en af ​​et par lyspartikler, såkaldte fotoner, definerer øjeblikkeligt den anden partikels tilstand uanset deres adskillelse. Høje accelerationer på den anden side kan bedst beskrives ved relativitetsteorien. Nu for første gang, kvanteteknologier gør det muligt for os at observere disse fænomener på én gang:Stabiliteten af ​​kvantemekanisk sammenfiltring af fotonpar kan testes, mens fotonerne gennemgår relativistisk relevant acceleration.

Kvantindvikling viser sig at være yderst robust

Forskere ved Wiener Institute of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) fra det østrigske videnskabsakademi (OeAW) og ved universitetet i Wien har nu undersøgt dette forskningsområde eksperimentelt for første gang. De kunne vise i deres eksperiment, at sammenfiltring mellem fotoner overlever, selv når kilden til sammenfiltrede fotonpar inklusive detektorer oplever frit fald eller accelereres med 30 g, det er, 30 gange Jordens acceleration. Ved at gøre sådan, de wienerske forskere har eksperimentelt etableret en øvre grænse, hvorunder der ikke sker en forringelse af sammenfiltringskvalitet.

Vigtigt for kvanteeksperimenter med satellitter

"Disse eksperimenter skal bidrage til at forene teorierne om kvantemekanik og relativitet, "siger Rupert Ursin, gruppeleder ved IQOQI Wien. Kvantets sammenfiltrings robusthed, selv for stærkt accelererede systemer, er også afgørende for kvanteeksperimenter i rummet. "Hvis forvikling var for skrøbelig, kvanteforsøg kunne ikke udføres på en satellit eller et accelereret rumfartøj eller kun i et meget begrænset område, "eksemplificerer Matthias Fink, første forfatter til publikationen.

12 meter faldhøjde og 30g

For at bevise robustheden af ​​kvanteindvikling, kvantefysiker Matthias Fink og hans kolleger monterede en kilde til polarisationsindviklede fotonpar i en kasse, der først blev droppet fra en højde på 12 meter for at opnå nul tyngdekraft under faldet. I den anden del af forsøget, kassen blev fastgjort til armen af ​​en centrifuge og derefter accelereret op til 30 g. Til sammenligning for læseren:En rutsjebanetur udøver maksimalt 6 g på passagererne.

Detektorer monteret på kassen overvågede fotons sammenfiltring under eksperimenterne. Analyse af data, fysikerne kunne beregne en øvre grænse for ugunstige virkninger af acceleration på sammenfiltring. Dataene viste, at sammenfiltringskvaliteten ikke væsentligt oversteg det forventede bidrag fra baggrundsstøj. "Vores næste udfordring vil være at stabilisere opsætningen endnu mere, for at den kan modstå meget højere accelerationer. Dette ville forbedre eksperimentets forklaringskraft endnu mere, ”siger Matthias Fink.