Per què la mecànica quàntica funciona tan bé pels objectes microscòpics? però, per als objectes macroscòpics, per què la mecànica quantica no tunciona tant bé? Aquesta pregunta no ha agradad als físics des del desenvolupament de la teoria quàntica de fa més de 100 anys. Els investigadors de la Universitat de Tecnologia de Delft i la Universitat de Viena han elaborat un sistema macroscòpic que mostra un entrellaçament entre fontons mecànics i fotons òptics. Van provar aquest entrellaçament, utilitzant una prova Bell, una de les proves més convincents i importants per mostrar que un sistema es no comporta de forma clàssica.
Des dels seus inicis de fa més de 100 anys, els físics es van adonar que la teoria quàntica podria estar en conflicte amb alguns dels axiomes bàsics de la física clàssica. En particular, es vol saber si és possible lintercanviar dadeds d'informació més ràpidament que la velocitat de la llum (anomenada localitat), i si existeixen quantums físics independentment de si s'observen o no (anomenat "realisme"). Albert Einstein va preguntar a Abraham Pais, el seu biògraf, si realment pensava que la Lluna existia només quan la mirava.
Un debat entre Einstein i Niels Bohr sobre aquest conflicte d'axiomes a la dècada del 1930 va començar anys de llargues investigacions sobre les correlacions entre els sistemes quàntics. Aquest fenomen, anomenat entrellaçament quàntic, es va establir ràpidament com una de les prediccions clau de la mecànica quàntica. El treball realitzat per John Bell en els anys 60 va obrir una via per provar aquests principis experimentalment, que van afegir nous resultats al debat. La majoria dels experiments quàntics realitzats fins ara, es fan amb una quantitat relativament petita de partícules.
Correlacions quàntiques
Un equip de científics liderats pel Prof. Simon Gröblacher de la Universitat de Tecnologia de Delft, han introduït una escala completament nova de mesuraments quàntics. Van crear un dispositiu que va produir correlacions entre el moviment vibracional dels oscil·ladors optomecànics de silici, que comprenen aproximadament 10 mil milions d'àtoms i modes òptics. Els dispositius es van refredar dins d'un refredador de dilució i es van provar amb polsos làser. Les freqüències làser específiques podíen interactuar amb els dispositius, creant el moviment d'una manera controlada o llegint el seu estat. Sempre que això succeeixi, sorgeixen correlacions entre la llum dispersa i els dispositius que permeten predir perfectament el comportament d'un d'ells per l'altre.
Per comprovar si les correlacions en el seu sistema eren en la mecànica quàntica, i no de la física clàssica, van realitzar una prova de Bell. Les dues partícules es van presentar essencialment amb una elecció: l'experiment es va dissenyar de manera que es pogués registrar en un dels dos detectors. Ambdós resultats eren igualment probables pel disseny, el que va fer impossible predir el resultat per a fotons o fonons de manera individual. No obstant això, a causa de les correlacions entre els dos, els fonons es podrien fer de tal manera que sempre donen un resultat de mesura corresponent als fotons. En aproximadament el 80 % dels casos, es va trobar que es comportaven d'aquesta manera, que està molt per sobre del llindar clàsic de Bell que és d'aproximadament el 70 %.
Prova exhaustiva
La veritable prova de Bell va ser ajustar certs paràmetres experimentals que afecten les dues partícules de diferents maneres i veure quan aquesta dependència quàntica-mecànica es descompon. Ambdós, poden mantenir els resultats de mesura correlacionada durant molt més temps del que es permet classiquement. Aquesta és la prova massiva més exhaustiva d'un dispositiu amb mecànica quantica que s'ha fet.
Aquests resultats impliquen que la mecànica quàntica s'estén fins al domini macroscòpic. A més, el dispositiu fabricat pels investigadors es pot ampliar i millorar. Com que en aquest experimental protocol és independent de la mida de l'oscil·lador, aquests resultats són els fonaments de la possibilitat de provar el límit entre la física quàntica i clàssica amb objectes grans, fins i tot els que són visibles a simple vista.
Font: Delft University of Technology
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada