Co do zasady o splątaniu kwantowym mówimy, kiedy dwie cząstki łączą się ze sobą w taki sposób, że zmiana stanu jednej z nich powoduje natychmiastową zmianę drugiej, niezależnie od tego, czy znajdują się one obok siebie, czy na dwóch krańcach wszechświata. Albert Einstein mówił o tym tajemniczym zjawisku „upiorne oddziaływanie na odległość”.
Mimo tego, że splątanie kwantowe wymyka się intuicji (jak wiele aspektów fizyki kwantowej), to naukowcy wykorzystują je w swoich eksperymentach. Teraz zespół badaczy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu postanowił wykorzystać symulacje komputerowe do zbadania, w jakim czasie zachodzi sam proces plątania kwantowego dwóch cząstek.
Czytaj także: Splątanie kwantowe na wyciągnięcie ręki. Zaprojektowane urządzenie jest niewyobrażalnie cienkie
W tym celu konieczne było opracowanie modelu tego, w jaki sposób impulsy laserowe uderzające w atomy, są w stanie zmieniać zachowanie krążących wokół jądra atomowego elektronów.
Jak się okazuje, w ten sposób udało się poczynić duże kroki na drodze do zrozumienia fenomenu splątania kwantowego. Nie było to zadanie łatwe, bowiem zejście do poziomu pojedynczych atomów i elektronów wymaga od badaczy zejścia także do reżimu attosekund, czyli niewiarygodnie krótkich przedziałów czasu.
Wystarczy tutaj dodać, że attosekunda to zaledwie jedna miliardowa część miliardowej części sekundy.
To właśnie w tej skali możemy obserwować, jak impuls laserowy jest w stanie sprawić, że jeden elektron wyrywany jest z atomu, a inny pochłania energię i przeskakuje na wyższy poziom energetyczny. W takim przypadku oba elektrony stają się splątane kwantowo ze sobą. W efekcie stają się one swego rodzaju całością, ale składającą się z dwóch komponentów rozdzielonych przestrzennie. Analizując stan jednego, dowiadujemy się automatycznie jaki jest stan drugiego z nich.
Czytaj także: Splątanie kwantowe ma niespodziewaną cechę. Zaskakujący związek potwierdziły ostatnie eksperymenty
Jeżeli to trudno sobie wyobrazić, to naukowcy mają w zanadrzu coś jeszcze ciekawszego. W toku badań udało się bowiem ustalić moment narodzin elektronu uciekającego z atomu w wyniku działania impulsu laserowego. Okazało się jednak, że nie jest to jakiś określony moment, bowiem ów elektron zasadniczo istnieje w różnych momentach jednocześnie. Inaczej mówiąc, czas narodzin elektronu nie jest znany. Mamy tutaj bowiem do czynienia z superpozycją różnych stanów, w których elektron opuścił atom jednocześnie wcześniej i później. Odbija się to jednak na elektronie pozostającym w atomie. Jeżeli jego energia jest wyższa, uciekający elektron opuścił atom wcześniej, jeżeli niższa — później.
Warto tutaj pamiętać, że jak na razie mamy do czynienia jedynie z symulacjami. Badacze jednak wskazują, że można je odtworzyć eksperymentalnie i wykonać pomiary, które owe symulacje potwierdzą. Taki właśnie jest plan na kolejne projekty badawcze.