Teraz naukowcy przeprowadzili eksperyment, który już wkrótce może być wykorzystany właśnie do projektowania komputerów kwantowych, które mogą być szybsze i wydajniejsze. Pomijając jednak komputery kwantowe, sam eksperyment jest naprawdę fascynujący. Naukowcom udało się zrekonstruować właściwości splątanych ze sobą fotonów na podstawie dwuwymiarowego wzoru interferencji.
W tym celu wykorzystaną zupełnie nową technikę wizualizacji w czasie rzeczywistym dwóch splątanych ze sobą cząstek światła. Co więcej, uzyskany w ten sposób obraz uderzająco przypomina symbol yin-yang. Chyba nie ma lepszego symbolu z powszechnie rozpoznawalnych na oznaczenie czegoś, co jest ze sobą nierozłącznie związane, czy też splątane.
Czytaj także: Chiński komputer kwantowy bije na głowę dotychczas stosowane urządzenia. Jest 180 mln razy szybszy
Cyfrowa holografia bifotonowa, bo taką nazwę nosi owa technika, wykorzystuje do pomiarów ultraprecyzyjną kamerę, która może być wykorzystana w przyszłości do znaczącego przyspieszenia wszelkich pomiarów kwantowych.
Splątanie kwantowe od dawna stanowi dla naukowców jedną z największych tajemnic wszechświata. Takim mianem określa się bowiem niezrozumiałe połączenie między dwiema cząstkami, które sprawia, że zmiana stanu jednej z nich powoduje natychmiastową zamianę stanu drugiej. W przeciwieństwie do innych oddziaływań tego typu występujących w przyrodzie tutaj jednak dzieje się coś innego. Otóż zmiany wprowadzane w jednej cząstce zachodząca natychmiastowo w drugiej i to bez żadnego opóźnienia, niezależnie jak daleko się one od siebie znajdują. Nawet gdyby obie cząstki znajdowały się po dwóch stronach galaktyki i dzieliłaby je odległość 100 000 lat świetlnych, zmiany zachodziłyby natychmiastowo. Stoi to w sprzeczności z fizyką, w której nic — w tym informacja o zmianie stanu jednej cząstki — nie może przemieszczać się szybciej od prędkości światła, a przecież światło w tym przypadku potrzebowałoby na pokonanie galaktyki okrągłych stu tysięcy lat. Nic zatem dziwnego, że splątanie kwantowe nazywane było przez Alberta Einsteina “upiornym oddziaływaniem na odległość”.
W celu wykonania uzyskania precyzyjnych informacji o obiekcie kwantowym fizycy muszą poznać jego funkcję falową, czyli opis jego stanu w formie superpozycji wszystkich wartości fizycznych. Problem w tym, żę gdy chcemy znaleźć funkcję falową dwóch splątanych ze sobą cząstek, napotykamy na problem: każdy pomiar jednej cząstki natychmiast wpływa na drugą.
Zwykle do pozyskania takiej wiedzy wykorzystuje się tomografię kwantową, w której mierzy się złożony stan kwantowy poprzez pomiary poszczególnych własności takich jak np. polaryzacja czy pęd. Powtarzając pomiary dla innych własności, odtwarza się niejako całościowy obraz układu. Problemem jest jednak fakt, że niezbędne jest wykonywanie licznych pomiarów, a następnie mozolne odrzucanie wszystkich stanów niefizycznych. W efekcie proces ten zajmuje godziny, a nawet dni.
Czytaj także: Splątanie kwantowe na wyciągnięcie ręki. Zaprojektowane urządzenie jest niewyobrażalnie cienkie
Naukowcy postanowili sobie z tym poradzić, korzystając z holografii do zakodowania informacji z wyższych wymiarów w mniejszych fragmentach o niższej liczbie wymiarów.
Do stworzenia hologramu optycznego niezbędne jest wykorzystanie dwóch wiązek laserowych. Jedna z nich uderza w obiekt i się od niego odbija, a druga świeci bezpośrednio na nośnik zapisu. Dzięki temu powstaje wzór interferencji światła, w którym szczyty i doliny fal wzajemnie się ze sobą sumują lub znoszą. Tak też zrobiono i w tym przypadku. Rejestrując ten obraz za pomocą kamery nanosekundowej udało się uzyskać zaskakujący wzór interferencyjny, który natychmiast kojarzy się ze znanym symbolem.
Udoskonalenie i wykorzystanie tej metody ustalania stanu kwantowego do pozyskiwania informacji w ciągu sekund lub minut zamiast całych dni, a to przełoży się na prędkość komputerów kwantowych przyszłych generacji.