Mokslo ir technologijų pasaulis

Viena iš keisčiausių fizikos dalių įrodyta be abejonių (beveik) ir kodėl tai svarbu.

Ketvirtajame XX amžiaus dešimtmetyje Albertą Einšteiną didžiai neramino fenomenas, kylantis iš kvantų teorijos. Vadinamasis susietumas (entanglement), amžiams susieja tokių objektų, kaip subatominės dalelės, likimus, kad ir kaip toli jos viena nuo kitos būtų. Jei išmatuosime, kad fotono iš susietos poros sukinys yra, tarkime, „aukštyn“, pagal teoriją, kito fotono sukinys užtikrintai bus „žemyn” – net jeigu šie fotonai bus priešingose galaktikos pusėse. Tai buvo prakeiksmas Einšteinui ir kitiems: atrodė, kad informacija keliauja greičiau, nei šviesa, ką specialioji reliatyvumo teorija kuo griežčiausiai draudžia. Einšteinas šią idėją pašaipiai vadino „vaiduoklišku poveikiu per atstumą”. Bet 80 metų fizikams ramybės nedavęs klausimas buvo atsakytas, kai šią savaitę atliktas kruopštus eksperimentas įrodė, kad toks veikimas iš tiesų egzistuoja.

Siekdamas išgelbėti fiziką nuo vaiduoklių, Einšteinas pasitelkė tai, ką pats vadino paslėptais kintamaisiais (nors kiti tai galėtų pavadinti išsisukinėjimo faktoriais), kurie gali perduoti informaciją, neviršydami universalios greičio ribos. Tokią suveltą idėją paversti patikrinamomis lygtimis pavyko tik 1964 metais. Johnas S. Bellas, britų fizikas, apskaičiavo maksimalų poveikį, kurį bandyme gali daryti paslėpti kintamieji. Remiantis jo lygtimis, bet kokia didesnė įtaka turi reikšti vaiduokliškąjį poveikį. Vadinamoji Bello nelygybė, įžiebė dešimtmečius gudrių eksperimentų – susieti fotonai ar atomai siunčiami šen ar ten, detektoriai reaguodavo į tai ar į ką kita – kuriais stengtasi pričiupti gamtą, atmesti paslėptus kintamuosius kartą ir visiems laikams.

Tačiau spragos likdavo – būdai, kaip paslėpti kintamieji gali daryti kokią nors įtaką, nors laikui bėgant ir eksperimentų tikslumui vis augant, tariami tokio poveikio mechanizmai atrodė vis mažiau įtikimi. Viena iš tokių landų buvo aptikimo (detection) spraga. Pavyzdžiui, patikimai sugauti vieną fotoną nėra paprasta; tokiame eksperimente daug jų pasimeta. Bet jeigu eksperimente neužfiksuojami visi jo dalyviai, gal slapti kintamieji informaciją perduoda per trūkstamus fotonus, – tokia aptikimo spragos idėja. Kita spraga – komunikacijos. Jei du matavimai vyksta vienas šalia kito, kažkoks neregimas paslėptas kintamasis gali keliauti tarp jų (jei tik signalas nesklinda greičiau už šviesą).

Daug eksperimentų užtaisydavo vieną ar kitą spragą, pavyzdžiui, aptikdami daleles, kurios aptinkamos lengviau, nei fotonai, ar siųsdami fotonus taip toli vieną nuo kito, kad joks lėtesnis už šviesą signalas negalėtų suspėti padaryti poveikio. Dabar dauguma fizikų mano, kad paslėptų kintamųjų idėja yra netikusi. Bet jokie bandymai abiejų spragų nebuvo užtaisę tuo pačiu metu – iki šios savaitės.

Ronaldas Hansonas iš Delfto universiteto su kolegomis Nature aprašo eksperimentą, kuriame naudojami du elektronai laboratorijose, esančiose viena nuo kitos už daugiau nei kilometro. Jie išspinduliuoja fotoną, keliaujantį optiniu kabeliu į trečią laboratoriją, kur šie fotonai susiejami. Tai savo ruožu susieja juos išspinduliavusius elektronus. Taip gaunamos lengvai aptinkamos dalelės (elektronai), atskirti atstumu, užkertančiu kelią bet kokiems neaiškiems paslėptų kintamųjų signalams.

Komanda 18 dienų matavo elektronų rodmenų koreliaciją. Kaip veikiausiai ir tikėtasi, bet vis vien keistai, ji buvo daug stipresnė, nei atsitiktinė – kas įrodo, jog kvantų mechanika yra tokia keista, kaip Einšteinas ir bijojo.

Nors šis eksperimentas žymi slaptų kintamųjų pabaigą, Dr Hansonas sako, kad tai yra ir pradžia: nepažeidžiamai saugaus kvantinio šifravimo. 1991 metais buvo parodyta, kad tie patys Bello testai, naudoti slaptų kintamųjų paieškai, gali būti naudojami ir kvantinės kriptografijos patikrinimui. Landų neturintis Bello testas galėtų neklystamai parodyti, ar hakeriai nėra prikišę nagų prie fundamentaliai atsitiktinio, kvantinio kriptografinio rakto generavimo. Vadinamieji nuo įtaiso nepriklausantys kvantiniai skaičiai, Dr Hansono teigimu, būtų apsaugoti nuo hakerių „net jei nepasitikite savo įranga – net jei jums davė NSA”.

Tačiau, deja, lieka vienas kabliukas, galintis paaiškinti visus šiuos neįtikėtinus atradimus. Galbūt, tik galbūt, kiekvienas įvykis, kuris kada nors įvyks, nuo eksperimentatoriaus pasirinktų rodmenų reikšmės iki straipsnio, kurį skaitysite paskui, jau buvo apspręsta, gimus visatai, ir visi šie eksperimentai yra tokie, kokie buvo numatyti iš anksto. Tačiau šis klausimas jau metafizikams.