Entanglementul cuantic este unul dintre cele mai fascinante concepte din fizica modernă, dar cât de repede apare? Rezultatele unui studiu dezvăluie că acest fenomen ciudat nu are loc instantaneu așa cum s-ar putea crede, ci necesită o anumită perioadă de timp măsurată în attosecunde.
Entanglementul cuantic este un fenomen în care două particule, cum ar fi electronii sau fotonii, devin indisolubil legate. Cu alte cuvinte, ele nu mai pot fi descrise separat. Dacă măsurați starea unei particule, obțineți automat informații despre cealaltă, indiferent cât de departe sunt acestea (chiar și ani lumină, în teorie). Înainte de a fi măsurate, particulele încurcate se află într-o stare de suprapunere, ceea ce înseamnă că pot exista în mai multe stări simultan. Când una dintre ele este măsurată, alege o anumită stare, iar cealaltă particulă adoptă instantaneu starea corespunzătoare. Este ca și cum ar fi o singură entitate, chiar și atunci când sunt departe fizic una dintre ele. Acest fenomen provoacă înțelegerea noastră clasică a cauzalității și localismului, unde se presupune că evenimentele interacționează numai prin interacțiuni directe și locale. Acest fenomen misterios, una dintre pietrele de temelie ale fizicii cuantice, a stârnit interesul oamenilor de știință pentru aplicații precum computerele cuantice și criptografia, unde ar putea permite calcule complexe sau comunicații sigure într-o manieră infailibilă.
Într-un studiu recent, publicat în Physical Review Letters, oamenii de știință au încercat să înțeleagă mai bine cum se produce această încurcătură chiar în momentul în care două particule se leagă. În loc să se concentreze pe durata încâlcirii (cum este adesea cazul în cercetarea care vizează aplicarea acesteia la tehnologii), echipa a analizat etapele incipiente ale procesului. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au simulat atomi lovindu-i cu impulsuri laser extrem de puternice. Aceste lasere fac ca un electron să fie ejectat din atom, în timp ce un alt electron rămâne atașat de nucleul atomic. După puls, cei doi electroni se trezesc încâlciți cuantic: electronul ejectat și cel care rămâne în atom sunt acum conectați, astfel încât informațiile de pe unul dezvăluie automat informații despre celălalt.
Una dintre descoperirile cheie ale acestui studiu este modul în care se dezvoltă încurcarea pe scale de timp ultrarapide. Datorită unei tehnici sofisticate de măsurare care utilizează fascicule laser, cercetătorii au arătat că este posibil să se asocieze momentul nașterii electronului ejectat cu starea celui care rămâne în atom. Cu alte cuvinte, momentul exact în care electronul părăsește atomul este încurcat cu energia electronului care rămâne în urmă. Acest moment de separare nu este fix: este situat într-o suprapunere a diferitelor momente posibile. Electronul nu ”știe” exact când a părăsit atomul, deoarece acest moment este legat de starea celuilalt electron. În funcție de starea energetică a electronului rămas, timpul în care electronul liber a zburat poate varia ușor, dar rămâne măsurabil pe o scară medie de timp de aproximativ 232 attosecunde.
Capacitatea de a observa aceste evenimente cuantice pe o scară de timp atât de scurtă permite oamenilor de știință să înțeleagă mai bine cum se formează încurcătura, nu doar cum este menținută. Acest lucru deschide ușa către noi cercetări în dinamica entanglementului și a rolului său în fenomenele ultrarapide, cum ar fi cele implicate în reacții chimice sau interacțiuni între particulele subatomice.
Aceste descoperiri au, de asemenea, implicații importante pentru tehnologiile bazate pe fizica cuantică. Dacă înțelegem mai bine cum se dezvoltă și evoluează entanglementul, devine posibilă optimizarea utilizării sale în calculatoare cuantice, criptografie sau chiar comunicații ultrasecurizate.
