Einsteins "skrämmande handling på avstånd" kvarstår även vid höga accelerationer, forskare vid den österrikiska vetenskapsakademin och universitetet i Wien kunde visa i ett nytt experiment. En källa till intrasslade fotonpar utsattes för massiv stress:Fotonernas intrassling överlevde fallet i ett falltorn samt 30 gånger jordens gravitationsacceleration i en centrifug. Detta rapporterades i det senaste numret av Naturkommunikation . Experimentet hjälper till att fördjupa vår förståelse av kvantmekanik och ger samtidigt värdefulla resultat för kvantexperiment i rymden.

Einsteins relativitetsteori och teorin om kvantmekanik är två viktiga pelare i modern fysik. På väg att uppnå en "teori om allting, "dessa två teorier måste förenas. Detta har inte uppnåtts idag, eftersom fenomen i båda teorierna knappast kan observeras samtidigt. Ett typiskt exempel på ett kvantmekaniskt fenomen är intrassling:Detta betyder att mätningen av en av ett par lätta partiklar, så kallade fotoner, definierar tillståndet för den andra partikeln omedelbart, oavsett deras separation. Höga accelerationer å andra sidan kan bäst beskrivas av relativitetsteorin. Nu för första gången, kvantteknologier gör det möjligt för oss att observera dessa fenomen på en gång:Stabiliteten av kvantmekanisk intrassling av fotonpar kan testas medan fotonerna genomgår relativistiskt relevant acceleration.

Quantumtrassel visar sig vara mycket robust

Forskare vid Wieninstitutet för kvantoptik och kvantinformation (IQOQI) vid Österrikes vetenskapsakademi (OeAW) och vid universitetet i Wien har nu undersökt detta forskningsområde experimentellt för första gången. De kunde i sitt experiment visa att trassel mellan fotoner överlever även när källan till intrasslade fotonpar inklusive detektorerna upplever fritt fall eller accelereras med 30 g, det är, 30 gånger jordens acceleration. Gör så, de wienerska forskarna har experimentellt fastställt en övre gräns under vilken det inte sker någon försämring av trasselkvalitet.

Viktigt för kvantexperiment med satelliter

"Dessa experiment ska bidra till att förena teorierna om kvantmekanik och relativitet, "säger Rupert Ursin, gruppledare på IQOQI Wien. Stabiliteten i kvantinvikling även för starkt accelererade system är avgörande även för kvantexperiment i rymden. "Om förvirring var för ömtålig, kvantexperiment kunde inte utföras på en satellit eller ett accelererat rymdfarkoster eller bara inom ett mycket begränsat område, "exemplifierar Matthias Fink, publikationens första författare.

12 meter fallhöjd och 30g

För att bevisa robustheten hos kvantinvikling, kvantfysikern Matthias Fink och hans kollegor monterade en källa till polarisations-intrasslade fotonpar i en låda som först tappades från en höjd av 12 meter för att uppnå noll gravitation under fallet. I experimentets andra del, lådan fixerades på armen på en centrifug och accelererades sedan upp till 30 g. Som en jämförelse för läsaren:En berg- och dalbana åker maximalt 6 g på passagerarna.

Detektorer monterade på lådan övervakade fotonernas intrassling under experimenten. Analysera data, fysikerna skulle kunna beräkna en övre gräns för de negativa effekterna av acceleration på intrassling. Data visade att trasselkvaliteten inte signifikant översteg det förväntade bidraget från bakgrundsljud. "Vår nästa utmaning blir att stabilisera installationen ännu mer för att den ska klara mycket högre accelerationer. Detta skulle öka experimentets förklaringskraft ytterligare, säger Matthias Fink.