Wetenschappers hebben zojuist de allereerste foto gemaakt van het fenomeen dat Albert Einstein 'spookachtige actie op afstand' noemde. Dat fenomeen, quantumverstrengeling genoemd, beschrijft een situatie waarin deeltjes zodanig verbonden kunnen blijven dat de fysische eigenschappen van de een de ander beïnvloeden, ongeacht de afstand (zelfs mijlen) tussen hen.
Einstein haatte het idee, omdat het de klassieke beschrijvingen van de wereld schond. Dus stelde hij een manier voor waarop verstrengeling naast de klassieke fysica kon bestaan - als er een onbekende, "verborgen" variabele bestond die fungeerde als een boodschapper tussen het paar verstrengelde deeltjes, waardoor hun lot met elkaar verweven bleef.
Er was slechts één probleem: er was geen manier om te testen of het standpunt van Einstein - of het vreemde alternatief, waarbij deeltjes sneller "communiceren" dan de lichtsnelheid en deeltjes geen objectieve toestand hebben totdat ze worden waargenomen - waar was. Ten slotte bedacht natuurkundige Sir John Bell in de jaren zestig een test die het bestaan van deze verborgen variabelen weerlegt - wat zou betekenen dat de kwantumwereld buitengewoon raar is.
Onlangs gebruikte een groep aan de Universiteit van Glasgow een geavanceerd systeem van lasers en kristallen om de allereerste foto te maken van kwantumverstrengeling die een van de zogenaamde 'Bell's ongelijkheden' schendt.
Dit is "de cruciale test van kwantumverstrengeling", zei hoofdauteur Miles Padgett, die de Kelvin-leerstoel Natuurlijke Filosofie bekleedt en professor natuurkunde en astronomie is aan de Universiteit van Glasgow in Schotland. Hoewel mensen quantumverstrengeling en Bell's ongelijkheden hebben gebruikt in toepassingen zoals quantum computing en cryptografie, 'is dit de eerste keer dat iemand een camera heeft gebruikt om te bevestigen'.
Om de foto te maken, moesten Padgett en zijn team eerst fotonen of lichtdeeltjes verstrikken met behulp van een beproefde methode. Ze raakten een kristal met een ultraviolette (UV) laser en sommige van die fotonen van de laser braken in twee fotonen uiteen. "Door het behoud van zowel energie als momentum zijn elk resulterende paar fotonen verstrengeld," zei Padgett.
Ze ontdekten dat de verstrengelde paren veel vaker gecorreleerd of synchroon waren dan je zou verwachten als het om een verborgen variabele ging. Met andere woorden, dit paar schond de ongelijkheden van Bell. De onderzoekers maakten een foto met een speciale camera die individuele fotonen kon detecteren, maar namen pas een foto toen een foton arriveerde met zijn verwarde partner, volgens een verklaring.
Dit experiment 'laat zien dat kwantumeffecten de soorten beelden die kunnen worden opgenomen veranderen', vertelde hij WordsSideKick.com. Nu werken Padgett en zijn team aan het verbeteren van de beeldvormingsprestaties van de microscoop.
De resultaten zijn op 12 juli gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
