Nieoczekiwane połączenie w świecie fizyki
Świat fizyki kwantowej często postrzegany jest jako królestwo nieintuicyjnych zjawisk, paradoksów i matematycznej złożoności, które wymykają się zdroworozsądkowemu myśleniu. Tymczasem zespół badaczy ze Stevens Institute of Technology dokonał odkrycia, które może zmienić nasze postrzeganie granicy między fizyką klasyczną a kwantową. Naukowcy zidentyfikowali zdumiewająco prostą zależność łączącą dwie kluczowe cechy światła: polaryzację, zjawisko dobrze znane z codzienności, oraz splątanie kwantowe, uważane za jeden z filarów „dziwności” mechaniki kwantowej.
Polaryzacja – zjawisko z naszego otoczenia
Polaryzacja światła to właściwość, z którą mamy do czynienia na co dzień, często nie zdając sobie z tego sprawy. Okulary przeciwsłoneczne z filtrem polaryzacyjnym, ekrany LCD w naszych smartfonach i monitorach – wszystkie one wykorzystują tę właśnie cechę. W uproszczeniu, polaryzacja opisuje kierunek drgań fali elektromagnetycznej. Światło niespolaryzowane drga w wielu płaszczyznach jednocześnie, podczas gdy światło spolaryzowane liniowo – tylko w jednej, określonej.
Odkrycie zespołu ze Stevens Institute sugeruje, że fundamenty zjawiska uważanego za czysto kwantowe mogą mieć korzenie w dobrze opisanej, klasycznej fizyce.
Splątanie kwantowe – kwintesencja „dziwności”
Na drugim biegunie znajduje się splątanie kwantowe. To zjawisko, które Albert Einstein nazwał „upiornym działaniem na odległość”. Dwie splątane cząstki, np. fotony, pozostają ze sobą powiązane w taki sposób, że pomiar stanu jednej z nich natychmiastowo determinuje stan drugiej, niezależnie od dzielącej je odległości. Dotychczas splątanie uważane było za przejaw czysto kwantowej natury rzeczywistości, niemający swojego odpowiednika w świecie opisywanym przez fizykę newtonowską czy maxwellowską.
Prosta zależność ukryta w złożoności
Kluczowym osiągnięciem naukowców jest wykazanie, że stopień polaryzacji wiązki światła jest matematycznie powiązany z miarą splątania kwantowego pomiędzy poszczególnymi fotonami w tej wiązce. Oznacza to, że mierząc właściwości klasyczne – takie jak właśnie polaryzacja – możemy pośrednio wnioskować o obecności i skali zjawisk kwantowych.
- Nowe narzędzia pomiarowe: Odkrycie otwiera drogę do wykorzystania stosunkowo prostych, klasycznych metod detekcji do badania stanów kwantowych.
- Pogłębienie zrozumienia: Sugeruje, że granica między światem klasycznym a kwantowym może być bardziej płynna i powiązana, niż sądziliśmy.
- Implikacje technologiczne: Może uprościć procesy związane z kwantową komunikacją i obliczeniami kwantowymi, gdzie generowanie i detekcja stanów splątanych są kluczowe.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Przede wszystkim, rzuca ono nowe światło (nomen omen) na samą naturę zjawisk kwantowych. Jeśli tak fundamentalna cecha jak splątanie daje się opisać lub powiązać z parametrami znanymi z fizyki klasycznej, może to prowadzić do nowych, bardziej uniwersalnych teorii łączących oba reżimy. Ponadto, z praktycznego punktu widzenia, pomiar polaryzacji jest technicznie znacznie mniej wymagający niż bezpośrednia detekcja stanów splątanych. To potencjalnie obniża próg wejścia dla kolejnych badań i aplikacji kwantowych.
Przyszłość badań nad światłem
Odkrycie to nie podważa zasad mechaniki kwantowej, ale oferuje świeżą, upraszczającą perspektywę. Pokazuje, że czasami rozwiązanie skomplikowanego problemu może kryć się w nieoczekiwanym powiązaniu z czymś, co znamy od dawna. Dalsze badania będą prawdopodobnie koncentrować się na eksperymentalnym potwierdzeniu tej zależności w różnych warunkach oraz na poszukiwaniu podobnych „mostów” łączących inne zjawiska klasyczne z kwantowymi. Być może prowadzi to do bardziej zunifikowanego opisu rzeczywistości, w którym fizyka naszego makroskopowego świata i fizyka świata cząstek elementarnych nie są już tak odległe, jak się wydawało. Wszystkie niezbędne narzędzia do dalszego zgłębiania tajników nauki, w tym literaturę specjalistyczną, można znaleźć w naszym partnerskim sklepie internetowym.
Foto: www.unsplash.com
Leave a Reply