Einsteins "spookachtige actie op afstand" houdt zelfs bij hoge versnellingen aan, Dat konden onderzoekers van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Wenen aantonen in een nieuw experiment. Een bron van verstrengelde fotonparen werd blootgesteld aan enorme stress:de verstrengeling van de fotonen overleefde de val in een valtoren en 30 keer de zwaartekrachtversnelling van de aarde in een centrifuge. Dit werd gemeld in het meest recente nummer van Natuurcommunicatie . Het experiment helpt ons begrip van de kwantummechanica te verdiepen en levert tegelijkertijd waardevolle resultaten op voor kwantumexperimenten in de ruimte.

Einsteins relativiteitstheorie en de kwantummechanica zijn twee belangrijke pijlers van de moderne natuurkunde. Op weg naar het bereiken van een "theorie van alles, " deze twee theorieën moeten worden verenigd. Dit is tot op heden niet bereikt, aangezien verschijnselen van beide theorieën nauwelijks gelijktijdig kunnen worden waargenomen. Een typisch voorbeeld van een kwantummechanisch fenomeen is verstrengeling:dit betekent dat de meting van één van een paar lichtdeeltjes, zogenaamde fotonen, definieert de toestand van het andere deeltje onmiddellijk, ongeacht hun scheiding. Hoge versnellingen daarentegen kunnen het best worden beschreven door de relativiteitstheorie. Nu voor het eerst, kwantumtechnologieën stellen ons in staat om deze verschijnselen tegelijk waar te nemen:de stabiliteit van kwantummechanische verstrengeling van fotonparen kan worden getest terwijl de fotonen een relativistisch relevante versnelling ondergaan.

Kwantumverstrengeling blijkt zeer robuust te zijn

Onderzoekers van het Weens Instituut voor Quantum Optica en Quantum Informatie (IQOQI) van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen (OeAW) en van de Universiteit van Wenen hebben dit onderzoeksgebied nu voor het eerst experimenteel onderzocht. Ze konden in hun experiment aantonen dat verstrengeling tussen fotonen overleeft, zelfs wanneer de bron van verstrengelde fotonparen, inclusief de detectoren, een vrije val ervaart of wordt versneld met 30 g, dat is, 30 keer de versnelling van de aarde. Als je dat doet, de Weense onderzoekers hebben experimenteel een bovengrens vastgesteld waaronder er geen verslechtering van de verstrengelingskwaliteit is.

Belangrijk voor kwantumexperimenten met satellieten

"Deze experimenten zullen helpen om de theorieën van kwantummechanica en relativiteit te verenigen, " zegt Rupert Ursin, groepsleider bij IQOQI Wenen. De robuustheid van kwantumverstrengeling, zelfs voor sterk versnelde systemen, is cruciaal, ook voor kwantumexperimenten in de ruimte. "Als verstrikking te fragiel was, kwantumexperimenten konden niet worden uitgevoerd op een satelliet of een versneld ruimtevaartuig of slechts in een zeer beperkt bereik, " is een voorbeeld van Matthias Fink, eerste auteur van de publicatie.

12 meter valhoogte en 30g

Om de robuustheid van kwantumverstrengeling te bewijzen, kwantumfysicus Matthias Fink en zijn collega's monteerden een bron van polarisatie-verstrengelde fotonparen in een krat die eerst van een hoogte van 12 meter werd neergelaten om tijdens de val zwaartekracht te bereiken. In het tweede deel van het experiment, het krat werd aan de arm van een centrifuge bevestigd en vervolgens versneld tot 30 g. Ter vergelijking voor de lezer:Een achtbaanrit oefent maximaal 6g uit op de passagiers.

Detectors die op de kist waren gemonteerd, bewaakten de verstrengeling van de fotonen tijdens de experimenten. Analyseren van de gegevens, de natuurkundigen konden een bovengrens berekenen van nadelige effecten van versnelling op verstrengeling. De gegevens toonden aan dat de verstrengelingskwaliteit de verwachte bijdrage van achtergrondgeluid niet significant overschreed. "Onze volgende uitdaging zal zijn om de opstelling nog meer te stabiliseren zodat deze veel hogere versnellingen kan weerstaan. Dit zou de verklarende kracht van het experiment nog verder vergroten, ', zegt Matthias Fink.