Grupa naukowa z Instytutu Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki Uniwersytetu Gdańskiego we współpracy z naukowcami z LMU w Monachium i MTA w Debreczynie opublikowała artykuł pt. Unmasking the Polygamous Nature of Quantum Nonlocality w prestiżowym czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences” (USA).
W artykule opisano najnowsze badania nad splątaniem kwantowym - zjawiskiem, które występuje w mikroświecie i nie ma swojego odpowiednika w naszym codziennym doświadczeniu.
- Cząstki kwantowe, nawet te oddalone na dowolną odległość, mogą być ze sobą powiązane w sposób silniejszy i mniej oczywisty niż ich klasyczne odpowiedniki. Powiązania te przejawiają się w eksperymentach jako korelacje między wynikami pomiarów na odseparowanych cząstkach - mówi doktorant Paweł Cieśliński.
Takie korelacje nie dają się opisać za pomocą praw fizyki klasycznej. Efekt ten nazwano nielokalnością, a jego eksperymentalna weryfikacja została uhonorowana w 2022 r. Nagrodą Nobla z fizyki. Do tej pory w gronie fizyków dominowało przekonanie, że istnieją silne ograniczenia w kwestii współdzielenia nielokalności w układach wielu cząstek. W najprostszym przypadku, gdy badamy trzy cząstki, tylko jedna z trzech możliwych par może posiadać tę własność. Zjawisko to nazwane zostało „monogamią nielokalności”.
- Nasze najnowsze badania pokazały, że zasada monogamii nie obowiązuje w sposób uniwersalny. Gdy rozszerzymy układ do większej liczby cząstek, nielokalność może się przejawiać nie tylko pomiędzy wieloma, ale nawet pomiędzy wszystkimi cząstkami jednocześnie, co określiliśmy mianem poligamii - powiedział prof. dr hab. Wiesław Laskowski, Prorektor ds. Badań Naukowych.
Przewidywania teoretyczne zostały potwierdzone eksperymentalnie w układach splątanych fotonów dzięki współpracy z grupą prof. Haralda Weinfurtera (Uniwersytet Ludwika i Maksymiliana w Monachium). Uzyskane wyniki pozwalają na lepsze zrozumienie fundamentalnej natury otaczającego nas świata i mają obiecujące zastosowania w nowoczesnych technologiach kwantowych, w tym w kwantowej kryptografii, testowaniu urządzeń kwantowych i redukcji złożoności komunikacyjnej.
- W prace zaangażowani byli również studenci UG. To już trzecie pokolenie fizyków kwantowych z Uniwersytetu Gdańskiego, które z sukcesami bada zagadnienia kwantowej nielokalności - dodaje prof. dr hab. Tomasz Paterek.
W skład zespołu z Uniwersytetu Gdańskiego wchodzą: prof. dr hab. Wiesław Laskowski, prof. dr hab. Tomasz Paterek, doktorant Paweł Cieśliński oraz student Mateusz Kowalczyk. Artykuł powstał we współpracy z prof. Haraldem Weinfurterem oraz dr. Lukasem Knipsem (LMU Monachium) i dr. Tamásem Vértesim (MTA Debreczyn - Węgierska Akademia Nauk).
Pracę gdańskich badaczy sfinansowało Narodowe Centrum Nauki.