Vad är kvantsammanflätning?
Kvantsammanflätning innebär att två partiklars kvanttillstånd är omedelbart korrelerade oavsett avstånd. Mätning av den ena bestämmer ögonblickligen den andras tillstånd. Fenomenet bekräftades experimentellt och gav Aspect, Clauser och Zeilinger Nobelpriset i fysik 2022. Tillämpningar inkluderar kvantnyckeldistribution för oknäckbar kryptering och kvantdatorer.
Mät en egenskap hos en partikel i Stockholm och ögonblickligen bestäms motsvarande egenskap hos dess partner i Tokyo, oavsett avståndet. Ingen signal skickas, ingen tid förflyter. Albert Einstein kallade det "spöklik verkan på avstånd" och trodde att teorin måste vara ofullständig. Ändå har experiment bekräftat fenomenet gång på gång. Kvantsammanflätning är verklig, och den utmanar vår vardagliga uppfattning om verkligheten.
Sammanflätning uppstår när två partiklar interagerar på ett sätt som gör att deras kvanttillstånd inte längre kan beskrivas oberoende av varandra. Innan mätning befinner sig varje partikel i en superposition av möjliga tillstånd. I samma ögonblick som en partikel mäts och "kollapsar" till ett bestämt tillstånd bestäms den andras tillstånd omedelbart. Det handlar inte om att partiklarna kommunicerar snabbare än ljuset: ingen information överförs, och fenomenet kan inte användas för att skicka meddelanden.
1964 formulerade den irländske fysikern John Bell ett matematiskt test, Bells olikhet, som skiljer kvantmekanikens förutsägelser från alla lokala realistiska teorier. 2022 fick Alain Aspect, John Clauser och Anton Zeilinger Nobelpriset i fysik för experiment som slutgiltigt visade att Bells olikhet bryts: naturen är icke-lokal på ett sätt som Einstein aldrig accepterade.
Sammanflätning har redan praktiska tillämpningar. Kvantnyckeldistribution använder sammanflätade fotoner för att skapa oknäckbar kryptering: varje avlyssningsförsök stör kvanttillståndet och avslöjar sig omedelbart. Kinesiska satellitten Micius demonstrerade kvantnyckeldistribution över 1 200 kilometer 2017. I kvantdatorer utnyttjas sammanflätning för att beräkna parallellt på ett sätt klassiska datorer inte kan replikera.
Vanliga frågor
- Kan man kommunicera snabbare än ljuset med sammanflätning?
- Nej. Ingen information kan överföras via sammanflätning. Resultatet av en mätning är slumpmässigt, och för att tolka det behövs klassisk kommunikation.
- Vad är Bells olikhet?
- Ett matematiskt test formulerat 1964 som skiljer kvantmekanikens förutsägelser från alla lokala realistiska teorier. Experiment visar att naturen bryter olikheten.
- Vad menade Einstein med 'spöklik verkan'?
- Einstein ansåg att partiklar borde ha bestämda egenskaper före mätning och att inget inflytande kunde verka ögonblickligen. Experiment har visat att han hade fel på denna punkt.
- Vad är kvantnyckeldistribution?
- En metod som använder sammanflätade fotoner för kryptering. Varje avlyssningsförsök stör kvanttillståndet och upptäcks omedelbart.