Fizycy ustanowili nowy rekord splątania kwantowego, łącząc ze sobą aż 15 bilionów atomów. Najnowsze osiągnięcie może zapoczątkować nową generację czujników do wykrywania fal grawitacyjnych i ciemnej materii, a także wspomóc rozwój komputerów kwantowych i kryptografii kwantowej.

Splątanie kwantowe to bardzo delikatne zjawisko i z łatwością może zostać zerwane nawet przez najmniejsze wibracje wewnętrzne lub zakłócenia pochodzące z zewnątrz. Dlatego naukowcy przeprowadzają swoje eksperymenty w najniższych możliwych temperaturach, ponieważ im niższa temperatura środowiska, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że atomy odbijają się od siebie i zerwą splątanie.

Tymczasem naukowcy z Instytutu Nauk Fotonicznych w Barcelonie zastosowali odwrotne podejście. Zamiast obniżać temperaturę, zespół badawczy podgrzał atomy, przez co ich temperatura była miliony razy wyższa niż podczas typowych eksperymentów kwantowych. Próbowano w ten sposób sprawdzić, czy splątanie kwantowe może przetrwać w gorącym i chaotycznym środowisku.

Naukowcy podgrzali małą szklaną rurkę wypełnioną odparowanym rubidem i obojętnym gazem azotowym do temperatury 177 stopni Celsjusza. W tej temperaturze, gorąca chmura atomów rubidu znajduje się w stanie chaosu, a w każdej sekundzie dochodzi do tysięcy zderzeń atomów.

Następnie w kierunku szklanej rurki wystrzelili wiązkę spolaryzowanego światła. Ponieważ spiny atomu działają jak małe magnesy, polaryzacja światła obraca się, gdy przechodzi przez gaz i oddziałuje z jego polem magnetycznym. Interakcja ta tworzy splątanie na dużą skalę między atomami i gazem. Pomiar obrotu fal świetlnych, wychodzących z drugiej strony szklanej rurki, pozwala określić całkowity spin gazu atomów, który przenosi splątanie na atomy i pozostawia je w stanie splątania.

Przeprowadzony eksperyment zakończył się sukcesem. Pary atomów znalazły się w stanie, w którym całkowity spin wyniósł zero. Początkowo splątane atomy przenosiły swoje splątanie i wymieniały się spinami między innymi atomami, lecz całkowity spin wciąż był zerowy. Natomiast zbiorowy stan splątania otrzymano przez co najmniej jedną milisekundę.

Zastosowanie wyników tego eksperymentu jest dość ograniczone, ponieważ naukowcy potrafią zrozumieć jedynie zbiorowy stan splątanych atomów. Najnowsze osiągnięcie może jednak wspomóc prace nad ultraczułymi dyrektorami pola magnetycznego, które moglibyśmy wykorzystać w neuronauce, w autonomicznych samochodach i astronomii.