Klassieke correlaties maken deel uit van ons dagelijks leven. Bijvoorbeeld, als men altijd een paar sokken van dezelfde kleur en vorm aantrekt, kijken naar de kleur of vorm van een sok bepaalt de kleur of vorm van het paar. Nog meer, door de kleur en vorm van de ene sok te observeren en tegelijkertijd de kleur en vorm van de andere te kennen.

In het kwantumrijk, Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg stelt dat het nauwkeurig meten van een paar eigenschappen van een atoom een ​​limiet stelt aan de meetnauwkeurigheid die je kunt verkrijgen voor dezelfde eigenschappen van een ander atoom. Daarom, als men zegt dat de sokken verstrikt zijn, het observeren van de kleur van de ene sok zou ons in staat stellen de kleur van de andere te voorspellen. Echter, als we ook kijken naar de vorm van de sok, dit zou de kleur "verstoren", waardoor het tot op zekere hoogte volkomen onvoorspelbaar is. Deze vreemde "synchronisatie" tussen deeltjes wordt gedefinieerd als kwantumverstrengeling, en is een van de intrinsieke kenmerken van de kwantumwereld.

In de natuur, er bestaat een veel vreemdere vorm van zogenaamde niet-lokale correlaties, die zich manifesteren door enkele verstrengelde toestanden tussen atomaire deeltjes. Door de minimale aannames te maken dat eigenschappen van objecten (vorm/kleur) bestaan, ongeacht onze kennis ervan, en die informatie kan niet onmiddellijk worden verspreid, men vindt dat de kwantumfysica correlaties kan genereren die onverenigbaar zijn met deze twee schijnbaar redelijke principes.

Hoewel buitengewoon fascinerend om te bestuderen, deze niet-lokale correlaties zijn om drie redenen erg moeilijk te karakteriseren in systemen die uit veel deeltjes bestaan. Eerst, klassieke correlaties zijn wiskundig zeer complex om te bestuderen; tweede, quantum veel-lichaamstoestanden zijn erg complex om te beschrijven vanwege de exponentiële groei van hun beschreven toestanden; en, derde, momenteel beschikbare experimentele technieken zijn vrij beperkt, beperking van de metingen die in het laboratorium kunnen worden uitgevoerd. Om de rol van niet-lokale correlaties in kwantumsystemen met veel lichamen te onderzoeken, men moet dus deze drie problemen tegelijkertijd aanpakken.

In een recent artikel gepubliceerd in Fysieke beoordeling X , een team van wetenschappers van MPQ in München, ICFO in Barcelona, De Universiteit van Innsbruck en het Centrum voor Theoretische Fysica van de Poolse Academie van Wetenschappen hebben een eenvoudige test voorgesteld om niet-lokale correlaties in kwantum veeldeeltjessystemen te bestuderen. Ze hebben onderzocht of niet-lokale correlaties in natuurlijke systemen voorkomen als grondtoestanden van sommige spin-Hamiltonianen, zoals elektronen (beschreven door hun spin-vrijheidsgraad) in een systeem van één ruimtelijke dimensie. Door numerieke en analytische resultaten te combineren, ze hebben aangetoond dat sommige Hamiltonianen die al tientallen jaren door natuurkundigen zijn bestudeerd, een toestand van minimale energie hebben die niet-lokale correlaties kan vertonen.

Als eerste auteur, Jordi Tura, heeft commentaar gegeven, "We bieden een set tools om een ​​probleem te bestuderen dat op zichzelf altijd al ingewikkeld was. De technieken die we hebben ontwikkeld zijn veel eenvoudiger dan de vorige. Als je ze in het laboratorium wilde implementeren, je zou er alleen voor moeten zorgen dat het systeem wordt voorbereid in een staat van voldoende lage energie."

De resultaten werpen enig licht op dit fascinerende probleem, hopelijk tot verdere vooruitgang in ons begrip van niet-lokaliteit in quantum veel-lichamensystemen.