Kvantové propojení fotonů, které se nikdy nepotkaly v čase

Fotony emitované v laseru - ilustrační foto

Fyzikové doposud kvantově propojovali vlastnosti částic, které sdílely svoji historii, i když se každá nalézala v jiné části prostoru. Nyní se jim povedlo vyvolat neviditelné propojení mezi fotony, které existovaly v různých časových intervalech historie.

Připomeňme si, že tato vlastnost v případě prostorového zapletení umožňuje tzv. prostorovou kvantovou teleportaci. Analogicky by vzájemné propojení či zapletení částic, existujících v různých časech, mohlo znamenat kvantovou teleportaci v čase.

Prostorová kvantová teleportace znamená dálkový přenos parametrů částic, které jsou na začátku experimentu pohromadě a jsou tzv. zapleteny. I posléze vzdálené elementární částice jsou pak spojeny jakýmsi neviditelným poutem. Změřením (či stanovením) parametrů jedné částice pak zároveň zjistíme parametry částice druhé. Můžeme také přenášet či klonovat na dálku jejich vlastnosti. Přenos vlastností částice je však v kvantovém světě totéž, jako kdyby byla částice přenesena či rozdvojena fyzicky. Jde o okamžité propojení informací, které vyjadřují úplný stav elementární částice, její maximální individualitu.

Nedávný článek australských vědců dokonce teoreticky otevřel cestu časovému zapletení dvou částic. Mohli bychom tedy klonovat vlastnosti částic napříč časem. Nutnou podmínkou však bylo, aby příslušné částice existovaly po nějakou dobu vedle sebe. Zcela čerstvý pokus fyziků z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě se však obešel i bez této podmínky. Teoreticky popsala rámec pokusu těsně předtím jiná skupina německých fyziků z univerzity v Erlangenu.

Fyzikové vytvořili 1 pár zapletených fotonů a změřili parametry prvního z nich, který pak zničili. Pak vytvořili 2. pár,  třetí a čtvrtý foton. Navzájem zapletli druhý a třetí foton, a měření na čtvrtém ukázalo, že je nepřímo kvantově zapleten s prvním

Izraelští fyzikové nejprve vytvořili v laboratoři laserem jeden pár zapletených fotonů a změřili parametry prvního z nich. Tím ho zároveň zničili. Posléze vytvořili druhý pár, tedy třetí a čtvrtý foton. Pak mezi sebou kvantově zapletli druhý a třetí foton, každý z jiného páru. Měření na čtvrtém fotonu pak ukázalo, že je krátce a nepřímo kvantově zapleten s prvním, který už v té době neexistoval. Tento mechanismus umožní doposud nevídané způsoby kvantového šifrování, komunikace a počítání.

Zdroje: PhysOrg