Kvantteori förutspår att ett stort antal atomer kan trasslas in och sammanflätas av ett mycket starkt kvantförhållande, även i en makroskopisk struktur. Tills nu, dock, experimentella bevis har mest saknats, även om de senaste framstegen har visat på att fastna i 2, 900 atomer. Forskare vid universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, nyligen utvecklat sin databehandling igen, visar att 16 miljoner atomer var intrasslade i en centimeter kristall. De har publicerat sina resultat i Naturkommunikation .

Kvantfysikens lagar tillåter omedelbart att upptäcka när utsända signaler fångas upp av en tredje part. Den här egenskapen är avgörande för dataskydd, särskilt inom krypteringsindustrin, som nu kan garantera att kunderna kommer att känna till eventuella avlyssningar av sina meddelanden. Dessa signaler måste också kunna resa långa sträckor med hjälp av speciella reläanordningar som kallas kvantrepetrar - kristaller berikade med sällsynta jordatomer och kyls till 270 grader under noll (knappt tre grader över absolut noll), vars atomer är intrasslade och förenade av ett mycket starkt kvantförhållande. När en foton tränger igenom detta lilla kristallblock, trassel skapas mellan de miljarder atomer den passerar. Detta förutses uttryckligen av teorin, och det är precis vad som händer när kristallen sänder ut en enda foton utan att läsa den information den har fått.

Det är relativt lätt att trassla ihop två partiklar:Delning av en foton, till exempel, genererar två intrasslade fotoner som har identiska egenskaper och beteenden. Florian Fröwis, en forskare i den tillämpade fysikgruppen vid UNIGEs naturvetenskapliga fakultet, säger, "Men det är omöjligt att direkt observera processen för intrassling mellan flera miljoner atomer eftersom massan av data du behöver samla in och analysera är så enorm."

Som ett resultat, Fröwis och hans kollegor valde en mer indirekt väg, fundera över vilka mätningar som skulle kunna utföras och vilka som skulle vara de mest lämpliga. De undersökte egenskaperna hos ljus som avges av kristallen, samt analysera dess statistiska egenskaper och sannolikheterna efter två stora vägar-att ljuset sänds ut igen i en enda riktning snarare än att det strålar enhetligt från kristallen, och att den består av en enda foton. På det här sättet, forskarna lyckades visa intrassling av 16 miljoner atomer när tidigare observationer hade ett tak på några tusen. I ett parallellt arbete, forskare vid University of Calgary, Kanada, visade sig förträngda mellan många stora grupper av atomer. "Vi har inte ändrat fysikens lagar, säger Mikael Afzelius, medlem i professor Nicolas Gisins tillämpade fysikgrupp. "Det som har förändrats är hur vi hanterar dataflödet."

Partikelinvikling är en förutsättning för den kvantrevolution som är i horisonten, vilket också kommer att påverka mängden data som cirkulerar på framtida nätverk, tillsammans med kraft och driftläge för kvantdatorer. Allt, faktiskt, beror på förhållandet mellan två partiklar på kvantnivå - ett förhållande som är mycket starkare än de enkla korrelationer som föreslås av lagarna i traditionell fysik.

Även om begreppet trassel kan vara svårt att förstå, det kan illustreras med ett par strumpor. Tänk dig en fysiker som alltid bär två strumpor i olika färger. När du ser en röd strumpa på höger fotled, du lär dig också direkt att den vänstra strumpan inte är röd. Det finns ett samband, med andra ord, mellan de två strumporna. Inom kvantfysik, en oändligt starkare och mer mystisk korrelation dyker upp - sammanfiltring.

Nu, tänk att det finns två fysiker i sina egna laboratorier, med ett stort avstånd som skiljer de två. Varje forskare har en foton. Om dessa två fotoner befinner sig i ett intrasslat tillstånd, fysikerna kommer att se icke-lokala kvantkorrelationer, som konventionell fysik inte kan förklara. De kommer att upptäcka att polariseringen av fotonerna alltid är motsatt (som med strumporna i exemplet ovan), och att fotonen inte har någon inneboende polarisering. Polarisationen som mäts för varje foton är, därför, helt slumpmässigt och i grunden obestämd innan den mäts. Detta är ett osystematiskt fenomen som inträffar samtidigt på två platser som ligger långt ifrån varandra - och detta är exakt mysteriet med kvantkorrelationer.