Niels Bohr és Albert Einstein között hosszan elhúzódó vita bontakozott ki az 1927-es Solvay Konferencia után, amely során a kvantumelméletek helytálló mivoltát próbálták bizonyítani, illetve megkérdőjelezni az új fizika pionírjai. Einstein nem tartotta összeegyeztethetőnek az ismert fizikai szabályokkal a kvantumfizika bizonyos jelenségeit, például az összefonódás rendhagyó állapotát, és ezt a részletesen ki is fejtette tudóstársaival közösen írt tanulmányában, amely később Einstein-Podolsky-Rosen paradoxonként híresült el.

Az általuk vázolt paradoxon arra a tényre világított rá, hogy az összefonódás, vagyis két részecske olyan alapvetően összekapcsolódott helyzete, ami miatt az egyik állapota meghatározza a másikét is, a változása pedig a másik állapotát is megváltoztatja, legyenek bármilyen nagy távolságra egymástól, ellentmond a relativitáselmélet bizonyos tételeinek és ez kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy a kvantummechanikai szabályok vajon elegendőek-e a valóság teljes leírásához.

A kvantumösszefonódás létét azonban az elmúlt évek során már számos alkalommal sikerült bizonyítani, nem csak papíron: 2019-ben megszületett az első felvétel is, amely a különleges megfigyelést kézzelfoghatóvá, jobban mondva, szemmel láthatóvá tette. A Glasgow Egyetem fizikusai akkor két foton megosztott létezését mutatták be: mikor az egyiket folyékony kristályos anyagon vezették át és emiatt periodikus átalakuláson ment keresztül, a másik részecske is ugyanazokon a fázisokon ment át.

A kvantumösszefonódás jelenségét most újabb próbának vetették alá,

mivel azt már szükségtelen bizonyítani, hogy az összefonódás létezik, ezért a következő logikus lépés a jelenség kiterjesztése több szereplőre, így most három részecskével tesztelték a sajátos állapotot. A japán RIKEN Központ csapata szilícium kvantumpontokat használt a próbához, amelyek egy-egy elektront hordoznak, a rezgéseik (rezonanciájuk) frekvenciát pedig mágneses mező segítségével választották külön, hogy egyénenként is irányíthatóak legyenek. A kísérlet során először két qubitot hoztak összefonódott állapotba egy két-qubitos logikai kapu segítségével, majd ezt kapcsolták össze a harmadik kvantumbittel.

Az eredmények nagy pontossággal igazolták a három-qubitos összefonódás állapotát,

ami nem csak azért lényeges, mert most először sikerült meghaladni a kétszereplős szilícium kvantumbites összefonódás bizonyítását, hanem mert a későbbiekben ez felhasználható lesz a kvantumrendszerekben fellépő hibák javítására. Erre nagy szükség lesz majd a kvantumszámítógépek megfelelő működésének biztosításához, ezért a kísérlet a jövő számítógépei felé megtett még egy nagy lépést jelent, ami, a kutatók szerint az igazán nagy teljesítményű gépek megalkotását is lehetővé teszi majd.

A hibák korrekciója, a kvantumszámítógépek által közvetített információk megbízhatóságáról való gondoskodás az egyik legnagyobb kihívás, amivel a mérnökök jelenleg szembesülnek és amit meg kell oldaniuk, hogy a közeljövőre ígért, a jelenleginél sokkal több qubittal dolgozó eszközök valóban az ígért időben megérkezhessenek.

(Fotó: Flickr/ibm_research, Getty Images/da-kuk)

További cikkek a témában:

Létrehozták az első programozható kvantumhálózatot, a következő lépés már a kvantuminternet A kvantumvilág különös szabályainak alkalmazásával osztottak meg információt egy köztes csomóponton keresztül, vagyis már nem csak közvetlen kvantumösszefonódással, hanem valódi hálózaton keresztül is működik a rendszer.
Áttörés a kvantum-összefonódás kutatásában, és még Heisenberg tétele is elfelejtett működni A kvantumszámítógépek a jövő szuperszámítógépei, melyek mindent alapvetően átalakítanak majd, ami számítógépekre támaszkodik, és most az egyik alapvető működési elvük kutatásában történt olyan áttörés, ami átírhatja a newtoni-fizikát is.
Kvantumchipet terveztünk az IBM kutatójával Zlatko Minev kvantumfizikus, aki 2019-ben 'megmentette' Schrödinger macskáját, most megmutatta, hogyan tudnak egyszerű halandók is kvantumchipet tervezni pár egyszerű lépésben.