Ketvirtajame XX amžiaus dešimtmetyje A.Einsteinui nerimą kėlė fenomenas, kylantis iš kvantų teorijos. Vadinamasis susietumas (angl. 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 A.Einsteinui ir kitiems: atrodė, kad informacija keliauja greičiau nei šviesa, ką specialioji reliatyvumo teorija kuo griežčiausiai draudžia. A.Einsteinas šią idėją pašaipiai vadino vaiduoklišku poveikiu per atstumą.
Bet į 80 metų fizikams ramybės nedavusį klausimą buvo atsakyta, kai šią savaitę atliktas kruopštus eksperimentas įrodė, kad toks veikimas iš tiesų egzistuoja.
Atsakymo ieškojo dešimtmečius
Siekdamas išgelbėti fiziką nuo vaiduoklių A.Einsteinas 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 (būdai, kaip paslėpti kintamieji gali daryti kokią nors įtaką) likdavo, nors laikui bėgant ir eksperimentų tikslumui vis augant, tariami tokio poveikio mechanizmai atrodė vis mažiau įtikimi.
Viena iš tokių landų buvo aptikimo 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.
Kvantinio šifravimo pradžia
Ronaldas Hansonas iš Delfto technologijos universiteto su kolegomis žurnale „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, ji buvo daug stipresnė nei atsitiktinė, o tai kas įrodo, jog kvantų mechanika yra tokia keista, kaip A.Einsteinas ir bijojo.
Siūlome pasižiūrėti vaizdo siužetą, paaiškinantį eksperimento esmę:
Nors šis eksperimentas žymi slaptų kintamųjų pabaigą, R.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 programišiai nėra prikišę nagų prie fundamentaliai atsitiktinio, kvantinio kriptografinio rakto generavimo.
Vadinamieji nuo įtaiso nepriklausantys kvantiniai skaičiai, R.Hansono teigimu, būtų apsaugoti nuo įsilaužėlių net jei nepasitikite savo įranga – net jei ją suteikė žvalgybos institucija.
Deja, lieka vienas kabliukas, galintis paaiškinti visus šiuos neįtikėtinus atradimus. 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.
