Lokasönnun fyrir „draugalegri virkni“?

Vísindamenn í Hollandi telja að tilraun sem þeir framkvæmdu nýlega staðfesti endanlega að það sem Albert Einstein kallaði „draugalega virkni úr fjarlægð“, þegar athugun á einni eind hefur samstundis áhrif á aðra samtengda eind óháð tíma og rúmi, sé raunveruleg. Þeir telja sig jafnframt hafa lokað glufum sem voru til staðar í fyrri tilraunum.

Samkvæmt kenningum skammtafræðinnar, sem lýsir heimi öreinda sem ekki er hægt að lýsa með lögmálum sígildrar eðlisfræði, geta eindir verið í fjölda mismunandi ástanda á sama tíma. Ómögulegt er að segja til um ástandið fyrirfram en það ákvarðast hins vegar þegar athugun er gerð á þeim.

Ein afleiðing kenninganna er að eindir geta verið samtengdar. Ástand beggja er óþekkt fyrir athugun en þegar önnur þeirra er könnuð breytist ástand hinnar samstundis óháð ljóshraða og fjarlægðarinnar á milli þeirra. 

Einstein hugnaðist þessi hugmynd, sem hann lagði þó sjálfur fram árið 1935, afar illa og nefndi hana „draugalega virkni úr fjarlægð“. Hann vildi ekki fella sig við að eitthvað gæti brotið það náttúrulögmál að ekkert ferðist hraðar en ljósið. Lagði hann til að eindir hefðu ákveðna eiginleika áður en þeir væru athugaðir sem væru faldir á einhvern hátt.

Telja sig hafa lokað smugunum

Írski eðlisfræðingurinn John Bell lagði hins vegar til tilraun á 7. áratug síðustu aldar til að láta reyna á hvort að slíkir „faldir fastar“ væru raunverulega til. Allar tilraunir sem gerðar hafa verið síðan hafa staðfest „draugalegu virknina“ en á þeim hafa hins vegar verið smugur. Þær hafa meðal annars falist í tæknilegum erfiðleikum við fylgja eftir ljóseindum í tilraunum annars vegar og hins vegar í að aðskilja tvær stærri eindir án þess að rjúfa samtengingu þeirra.

Tilraun Ronald Hanson við Delft-tækniháskólann og teymis hans á hins vegar að hafa lokað á þessar smugur. Hópurinn notaði aðferð sem nefnd hefur verið samtengingarskipti sem fól í sér að notaðar voru bæði ljóseindir og rafeindir. Tvær aðskildar rafeindir voru samtengdar hvor sinni ljóseindinni. Ljóseindirnar voru svo sendar 1,3 kílómetra leið á milli tilraunastofa. Þar voru þær samtengdar en við það samtengdust rafeindirnar sömuleiðis.

Skammtadulkóðun verði undantekningalaust örugg

Niðurstaðan var sú að „draugalega virknin“ væri raunveruleg og engir faldir fastar stjórni eiginleikum eindanna, þeir séu raunverulega handahófskenndir og óþekktir fyrir athugun. Grein um tilraunina hefur verið skilað inn en hún hefur enn ekki verið ritrýnd. Þrátt fyrir það eru eðlisfræðingar spenntir yfir niðurstöðunum.

„Þetta er sannarlega snjöll og falleg tilraun,“ segir Anton Zeilinger, eðlisfræðingur við Vínarháskóla sem hélt meðal annars fyrirlestur í Háskóla Íslands á fimmtudag, um tilraun Hanson og félaga.

Matthew Leifer, skammtafræðingur við rannsóknarstofnun í kennilegri eðlisfræði í Ontario, segir að sér kæmi það ekki á óvart að höfundar tilraunarinnar ásamt öðrum sem hafi unnið að sambærilegum tilraunum hlytu Nóbelsverðlaunin á næstu árum.

„Þetta er það spennandi,“ segir Leifer.

Hafi smugunum að sönnu verið útrýmt gæti það haft mikla þýðingu fyrir dulkóðun á grundvelli skammtafræði. Með því að nota samtengdar eindir sjá menn fyrir sér að hægt væri að búa til óbrjótanlega dulkóðun. Zeilinger segir að tilraunin í Deft sé lokasönnunin fyrir því að skammtadulkóðun geti verið undantekningalaust örugg.

Frétt Nature um tilraunina

Frétt Science

Frétt mbl.is um fyrirlestur Zeilinger: Framtíðin felst í skömmtum

• Blogga um frétt