Pixa fizyki kwantowej

Splątanie kwantowe jest najczęściej demonstrowane na małych cząstkach, takich jak fotony (cząstki światła) lub elektrony, ponieważ są one stosunkowo łatwe do kontrolowania w warunkach laboratoryjnych. Jednak w ostatnich latach naukowcom udało się splątać coraz większe i bardziej złożone obiekty.

 1. Fotony

Najczęściej splątane cząstki: Fotony są najpopularniejszymi obiektami do badań nad splątaniem kwantowym. Są łatwe do generowania (np. za pomocą laserów) i manipulowania.

Eksperymenty: Splątanie fotonów zostało wykorzystane w wielu przełomowych eksperymentach, takich jak teleportacja kwantowa i kryptografia kwantowa.

 2. Elektrony

Spiny elektronów: Elektrony mogą być splątane poprzez swoje spiny (moment magnetyczny). To zjawisko jest wykorzystywane w badaniach nad kubitami w komputerach kwantowych.

Eksperymenty: W 2015 roku naukowcy splątali spiny elektronów w diamencie, co otworzyło drogę do zastosowań w kwantowych sensorach.

 3. Atomy

Splątanie jonów: Atomy (a dokładniej jony) są często wykorzystywane w eksperymentach ze splątaniem. Na przykład, jony uwięzione w pułapkach elektromagnetycznych mogą być splątane poprzez swoje stany energetyczne.

Rekordowe splątanie: W 2011 roku naukowcom udało się splątać 14 jonów w jednym eksperymencie, co było wówczas rekordem.

 4. Molekuły

Splątanie większych obiektów: W 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow splątali molekuły zawierające aż 2000 atomów. To był przełomowy eksperyment, który pokazał, że splątanie kwantowe może występować nawet w stosunkowo dużych systemach.

 5. Kryształy

Splątanie makroskopowe: W 2011 roku naukowcom udało się splątać dwa kryształy oddalone od siebie o 15 cm. Każdy kryształ zawierał miliony atomów, co pokazało, że splątanie może występować w skali makroskopowej.

 6. Obiekty mechaniczne

Membrany i rezonatory: W ostatnich latach naukowcy splątali również mikroskopijne obiekty mechaniczne, takie jak membrany czy rezonatory. Na przykład w 2021 roku splątano dwie membrany o rozmiarach mikrometrów.

Eksperymenty z optomechaniką: Te badania łączą optykę kwantową z mechaniką, co otwiera drogę do nowych zastosowań w sensorach kwantowych i komunikacji kwantowej.

 7. Największe splątane obiekty

Rekordowe osiągnięcia: Największymi obiektami, które udało się splątać, są kryształy i molekuły zawierające tysiące atomów. Na przykład:

Molekuły: W 2020 roku splątano molekuły zawierające 2000 atomów.

Kryształy: W 2011 roku splątano kryształy zawierające miliony atomów.

 8. Wyzwania i perspektywy

Dekohierencja: Im większy obiekt, tym trudniej utrzymać jego stan kwantowy ze względu na dekoherencję (utratę spójności kwantowej przez oddziaływanie z otoczeniem).

Zastosowania: Splątanie dużych obiektów może prowadzić do rozwoju superczułych sensorów i nowych technologii kwantowych.

Podsumowanie

Splątanie kwantowe zostało zaobserwowane nie tylko w przypadku pojedynczych cząstek, takich jak fotony czy elektrony, ale także w coraz większych obiektach, takich jak molekuły czy kryształy. Największymi splątanymi obiektami są obecnie molekuły zawierające tysiące atomów oraz kryształy z milionami atomów. Te osiągnięcia pokazują, że efekty kwantowe mogą występować nawet w skali makroskopowej, co otwiera nowe możliwości w technologiach kwantowych.