Na prvi pogled, crno-bijela fotografija ne prikazuje bogznašto. Pa ipak, ti neobični oblici prikaz su neobične pojavnosti koja je toliko uznemirila čuvenog Alberta Einsteina da je umro ne vjerujući kako ona doista može postojati.

Fotografija, naime, prikazuje kvanto sprezanje odnosno čudnovato uparivanje čestica, i prva je koja prikazuje to temeljno svojstvo svijeta oko nas. Djelo je tima istraživača sa sveučilišta u Glasgowu, na čelu s fizičarem Paul-Antoineom Moreauom. Objavljena je u časopisu Science Advances, skupa s rezultatima eksperimenta.

Kvantno sprezanje počiva na ideji kako dvije sićušne čestice mogu biti uparene i razdvojene, ali ipak ostati tijesno i neposredno povezane na velikim udaljenostima. Prema zakonima fizike, dvije čestice mogu biti povezane u dva svojstva ili stanja. To su spin ili polarizacija.

Ali, stanje ostaje neizvjesno (u superpoziciji, rekli bi fizičari) sve dok jedna od čestica nije izmjerena. Tada, točno u trenutku promatranja, čak i ako su čestice razdvojene prostorom kojeg se mjeri u svjetlosnim godinama, druga čestica zauzet će točno suprotno stanje u odnosu na svoju blizankinju.

Kako biste bolje razumjeli ovaj koncept, zamislite svaku uparenu česticu kao kutiju u kojoj je mačka. Ta mačka je istovremeno živa i mrtva, sve dok netko ne otvori jednu od kutija. Ako je mačka u jednoj kutiji živa, u drugoj će morati biti mrtva (i obrnuto).

Sablasno djelovanje na daljinu

Einsten je taj učinak nalik teleportaciji opisao kao sablasno djelovanje na daljinu i odbijao ga je prihvatiti jer je bilo u suprotnosti s pojedinim postulatima specijalne teorije relativnosti. Ponajviše mu je problema zadavalo to što se sprega odvija mimo brzine svjetlosti i neovisno o međusobnoj udaljenosti čestica.

Pa ipak, znanstvenici su uspjeli pribaviti dokaze o postojanju tog neobičnog fenomena. U jednom od novijih istraživanja, objavljenom u veljači 2017. godine, koristili su 600 godina staru svjetlost zvijezde ne bi li pokazali kako dvije čestice ne mogu 'varati' u trenutku uparivanja i dijele stanje prije mjerenja.

Kako i zašto sićušne čestice mogu biti uparene na taj način često nema smisla u kontekstu naše svakodnevnice. Čini se kako su zakoni svemira drukčiji kad je riječ o vrlo malim česticama, često paradoksalni i protivni razumnom zaključivanju kakvo funkcionira u svijetu oko nas. Primjerice, u nekim aspektima kvantne mehanike posljedica ne slijedi uvijek uzrok već se može dogoditi prije njega.

Ali, matematički modeli koji ih predviđaju, a čiji je razvoj počeo tijekom dvadesetih godina prošlog stoljeća, pokazali su se točnima.

Kako smo dobili prvu fotografiju kvantnog sprezanja?

Fotoni (čestice svjetla) mogu se upariti temeljem više kvantnih svojstava. Moureau i njegov tim odabrali su za svoj eksperiment svojstvo nazvano faza. Fotoni su stigli iz ultraljubičaste laserske zrake, da bi potom prošli kroz poseban kristal za koji poznato kako uparuje faze nekih fotona.

Idući korak bio je razdvojiti zraku u dva podjednaka ogranka koristeći stakla koje je napola zrcalo. U ovoj fazi neki od fotona koje je kristal upario razdvojili su se i krenuli svaki na svoju stranu.

Jedan ogranak zrake propušten je kroz filter kako bi se čestice ograničilo na jednu od četiri faze (fazni filter u stvari 'mjeri' svojstvo fotona, što odmah za posljedicu ima okretanje njegovog parnjaka u suprotno stanje). Zatim su fotoni odaslani u vrlo osjetljivu kameru koja može zabilježiti pojedine fotone.

Drugi ogranak proveden je do visokobrzinskog okidača za kameru. Senzor kamere bilježio je informacije samo kad su dva uparena fotona - svaki iz zasebnog ogranka - pristigli svaki do svog detektora u isto vrijeme i u suprotnim fazama. Nakon nekog vremena istraživači su dobili sliku obrasca uparenih fotona kako udaraju u kameru.

Očekivalo se kako će upareni fotoni koji su prošli kroz fazni filter oblikovati obrazac sa četiri oblika nalik ljudskim očima, što se i dogodilo, piše Business Insider.