Międzynarodowemu zespołowi naukowców, z fizykiem z Uniwersytetu Warszawskiego w składzie, udało się wygenerować stan splątania dwóch makroskopowych obiektów – szklanej komórki z cezem w fazie gazowej oraz milimetrowej membrany z azotku krzemu. Publikacja na ten temat ukazała się właśnie w „Nature Physics”.
Splątanie, nazwane przez Alberta Einsteina upiornym oddziaływaniem na odległość, to fenomen wynikający z kwantowej natury obiektów. Zjawisko to polega na istnieniu pewnych korelacji – silniejszych niż tych znanych w fizyce klasycznej – pomiędzy cząstkami, które kiedyś ze sobą oddziaływały, a następnie zostały rozdzielone, nawet na znaczną odległość. Splątanie pomiędzy pojedynczymi cząstkami czy obiektami w skali nano zostało już wielokrotnie dowiedzione eksperymentalnie. Obecnie naukowców fascynuje wykazanie splątania bardziej wielowymiarowego, istniejącego pomiędzy obiektami makroskopowymi. W czasopiśmie „Nature Physics” ukazała się właśnie publikacja opisująca wygenerowanie stanu splątanego dwóch makroskopowych obiektów – szklanej komórki z cezem w fazie gazowej oraz milimetrowej membrany z azotku krzemu. Jednym z głównych autorów tej pracy jest polski fizyk, dr Michał Parniak, aktualnie lider jednej z grup badawczych, pracujących w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych w Warszawie – centrum doskonałości MAB Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.
Dr Parniak wziął udział w badaniach w laboratorium QUANTOP, prowadzonym przez prof. Eugene’a Polzika w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze. Międzynarodowy zespół naukowców uzyskał tam stan splątania pomiędzy dwoma skrajnie różnymi systemami. Pierwszym z nich był ciepły gaz, złożony z atomów cezu, zamknięty w małej szklanej komórce. Gaz ten został odpowiednio namagnetyzowany, a zatem tworzące go atomy miały określony spin. Drugi układ stanowiła cienka membrana wykonana z azotku krzemu, o bardzo precyzyjnie zaplanowanej strukturze, dzięki której możliwe było jej schłodzenie (przy pomocy ciekłego helu oraz laserów) do temperatury bardzo bliskiej zeru absolutnemu. W takiej temperaturze zamiera wszelki ruch poza tzw. fluktuacjami stanu podstawowego.
– Udało się nam pokazać istnienie korelacji pomiędzy drganiami spinu atomów w pierwszym układzie a fluktuacjami stanu podstawowego w drugim układzie, co jest właśnie splątaniem. Uzyskanie tego unikalnego stanu splątanego wymagało opracowania połączenia między systemami, opartego na łączu optycznym oraz nowej teorii filtrowania, pozwalającej wyłuskać niezwykle słabe sygnału z wielu szumów detekcji. Nowe splątanie jest ciekawe nie tylko ze względu na swoją rekordową makroskopowość i różnorodność systemów składowych, ale też ze względu na potencjalne zastosowanie w wykrywaniu niezwykle małych sił działających na makroskopowe obiekty, jak na przykład lustra w detektorach fal grawitacyjnych – podkreśla dr Michał Parniak.
Jest absolwentem Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i stypendystą programu START 2019 Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Odbył staż naukowy w laboratorium QUANTOP w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze w Danii, a od lipca tego roku jest kierownikiem Laboratorium Urządzeń Kwantowo-Optycznych w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych w Warszawie finansowanym z programu Międzynarodowych Agend Badawczych FNP. W Centrum Optycznych Technologii Kwantowych (QOT) badane są zjawiska kwantowe, takie jak m.in. superpozycje i splątanie, w różnych układach optycznych i sterowanych optycznie. W długoterminowej perspektywie planowane jest praktyczne wykorzystanie uzyskanych rezultatów prac badawczych i przełożenie ich na opracowanie np. bardziej czułych magnetycznych sensorów atomowych, bezpiecznych metod łączności czy też dokładniejszych metod obrazowania (np. mikroskopów).
źródło: FNP