1930年代に、由緒ある理論物理学者のアルバートアインシュタインは、量子力学の分野に戻りました。量子力学の分野では、相対性理論の作成に役立ちました。粒子がどのように動作するかについてのより完全な理論を開発することを望んでいたアインシュタインは、量子エンタングルメントの見込みに恐怖を感じました。
アインシュタインの不安にもかかわらず、量子もつれは量子力学の受け入れられた部分になりました。そして今、初めて、グラスゴー大学の物理学者のチームが、量子エンタングルメント(別名。ベルエンタングルメント)の形の写真を撮っていました。そうすることで、彼らはなんとかアインシュタイン自身さえも困惑させた現象の最初の視覚的証拠をとらえることができました。
彼らの調査結果を説明した「Imaging Bell-type nonlocal behavior」というタイトルの論文が最近ジャーナルに掲載されました 科学の進歩。この研究は、グラスゴー大学のレバーフルムアーリーキャリアフェローであるポールアントワーヌモロー博士が主導し、グラスゴーの物理学および天文学部の複数の研究者が含まれていました。
量子エンタングルメントは、相互に作用する2つの粒子が接続されたままになり、物理的な状態がどの程度離れていても瞬時に共有される現象を表します。この接続は、局所リアリズムの概念や特殊相対性理論の多くの要素に違反していますが、量子力学の中心にあります。
1964年までに、ジョンベル卿は非局所的相互作用の概念を形式化し、エンタングルメントの強力な形を説明することにより、以前の理論家の研究を拡張しました。これはベルエンタングルメントとして知られるようになります。これは、量子コンピューティングや暗号化などの複数の科学アプリケーションに活用されている概念です。
それでも、これまでは、単一の画像にキャプチャされることはありませんでした。モロー博士がグラスゴー大学のプレスリリースで言ったように:
「私たちが何とか取り込んだ画像は、自然の基本的な特性のエレガントなデモンストレーションであり、初めて画像の形で見られました。これはエキサイティングな結果であり、量子コンピューティングの新たな分野を前進させ、新しいタイプのイメージングにつながる可能性があります。」
彼らの研究のために、研究チームは、もつれた写真のストリームが量子光源から発射されるシステムを考案しました。次に、このストリームは一連の「非従来型オブジェクト」を通過します。これは、光子が通過するときに光子の位相を変化させる液晶材料を指します。
セットアップには、単一光子を検出してそれらの画像をキャプチャできる超高感度カメラも含まれていました。ただし、カメラは、1つの光子と絡み合った双子の両方を検出した場合にのみ写真を撮るようにプログラムされています。そうすることで、実験は2つの光子のもつれの目に見える記録を効果的に作成しました。
この研究の結果は、ベルのもつれを利用する量子イメージング技術のまったく新しい世界への扉を開きます。また、量子情報(つまり、量子コンピューティングおよび暗号学)の分野にも影響を与えます。