Spöklik avståndsverkan existerar

En forskargrupp, ledd från Wiens universitet, har nu en gång för alla bevisat att det Albert Einstein avfärdade som spöklik avståndsverkan finns. ”Det här är århundradets experiment” säger Jan-Åke Larsson, professor i informationskodning vid Linköpings universitet och svensk medförfattare till en uppmärksammad artikel.

Den danske fysikern Niels Bohr insåg redan i början av 1900-talet att det råder helt andra lagar i atomernas värld än i den klassiska fysiska värld vi ser omkring oss. Han formulerade en kvantmekanisk modell av väteatomen 1913, medan Albert Einstein bidrog med en kvantmekanisk modell av ljus redan 1905, det vi i dag kallar fotoner. De hade dock helt olika åsikter om hur teorin borde fungera. Debatten nådde sin kulmen år 1935 när Albert Einstein påpekade att snärjda, eller sammanflätade, par av kvantmekaniska partiklar verkar påverka varandra på långt avstånd och avfärdade detta som spöklik avståndsverkan (spooky action at a distance).

Tills helt nyligen har detta varit teorier. Men nu har en stor forskargrupp, med deltagare från flera europeiska universitet, ledda av professor Anton Zeilinger vid Wiens universitet, visat att spöklik avståndsverkan verkar finnas och fungera. Därmed har de också en gång för alla bevisat att kvantmekanikens snärjda par faktiskt finns i naturen.

De har använt ett test, en olikhet som formulerades av fysikern John Bell 1965. Olikheten fungerar som en gräns för hur stor korrelationen mellan två system kan vara om en avståndsverkan inte finns. Kvantmekanikens lagar förutsäger att så kallade snärjda partiklar har större korrelation än så, en effekt som forskargruppens experiment nu påvisat i naturen.

Det verkar nämligen som om en mätning av polarisationen på den ena fotonen i ett snärjt par får den andra fotonen att omedelbart anta motsatt polarisation.

- Hur kan den ena fotonen veta att vi mäter på den andra och vilken polarisation den har just då? frågar Jan-Åke Larsson retoriskt.

Han har medverkat i de experiment som utförts vid universitetet i Wien, i en källaren under Hofburg, och är också medförfattare till en uppmärksammad vetenskaplig artikel som publicerats på den öppna plattformen arXiv.org och som inom kort också publiceras i ansedda Physical Review Letters.

I 50 år har alltså fysiker runt om i världen tävlat om att bli först med att bevisa de snärjda parens existens. En forskargrupp i Delft fick stor uppmärksamhet för ett första experiment som publicerades i somras.

Men Jan-Åke Larsson och hans kollegor har nu lyckats ta fram en experimentuppställning där bevisen är ovedersägliga. De har bland annat kunna detektera så många fotoner att urvalet är representativt. Inställningarna har varit slumpmässiga och så snabba att ingen information har kunnat överföras från experimentets ena ände till den andra. Mätprocesserna för de snärjda fotonerna har därmed kunnat separerats rumsligt från varandra.

- Det här är århundradets experiment, som verkligen bevisar att de kvantmekaniska teorierna är enda alternativet, säger Jan-Åke Larsson.

Rent praktiskt försöker nu forskare runt om i världen att dra nytta av de kvantfysiska egenskaperna, exempelvis för att skapa helt säker dataöverföring genom kvantkryptering eller bygga kvantdatorer med mångdubbelt större beräkningskapacitet jämfört med dagens värsta superdatorer.

Artikeln

A significant-loophole-free test of Bell's theorem with entangled photons

arxiv.org/abs/1511.03190

Marissa Giustina, Marijn A. M. Versteegh, Sören Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Kofler, Jan-Åke Larsson, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann, Anton Zeilinger.

Kontakt

Professor Jan-Åke Larsson, 013 28 14 68 (mobilkopplat) eller jan-ake.larsson@liu.se