Chinese natuurkundigen meten snelheid van spookachtige actie op afstand

Een van de vreemdste concepten in de kwantummechanica is het begrip verstrengeling. Dit is het idee dat twee kwantumdeeltjes zo diep met elkaar verbonden kunnen zijn dat ze hetzelfde bestaan ​​delen. Als dat gebeurt, heeft een meting op de ene onmiddellijk invloed op de andere, ongeacht de afstand ertussen.

Deze spookachtige actie op afstand, zoals Einstein het noemde, heeft natuurkundigen in verwarring gebracht en gefascineerd sinds het voor het eerst werd besproken in de jaren dertig. Einstein gebruikte het aanvankelijk als bewijs voor het falen van de kwantummechanica, omdat deze onmiddellijke actie duidelijk de relativiteit leek te schenden.

Later realiseerden natuurkundigen zich dat er geen conflict was omdat de spookachtige actie niet kan worden gebruikt om informatie sneller dan de snelheid van het licht te verzenden. Er blijven echter belangrijke vragen over de aard van verstrikking en spookachtige actie. Als de spookachtige actie bestaat, wat is dan de snelheid? vraag het aan Juan Yin en vrienden van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China in Shanghai.

Vandaag onthullen ze het antwoord. Ze zeggen dat spookachtige actie minstens vier ordes van grootte sneller reist dan het licht.

Het meten van de snelheid van spookachtige actie is geen triviale taak. De methode is om een ​​paar verstrengelde deeltjesfotonen te maken en ze te scheiden over een aanzienlijke afstand, in dit geval ongeveer 15 km. Het experiment omvat een meting aan het ene foton en vervolgens timing hoe lang het duurt voordat het andere foton wordt beïnvloed.

Dit is natuurlijk lastig om te doen met een enkel paar fotonen vanwege de kleine tijdsperioden die ermee gemoeid zijn en de rotatie van de aarde die het experiment verplaatst over afstanden die significant zijn op deze tijdschalen.

De truc is dus om een ​​stroom verstrengelde fotonen te creëren en de spookachtige actie 12 uur of langer continu te meten. Als het experiment in een oost-westrichting wordt uitgelijnd, zou de bijdrage van de rotatie van de aarde in die tijd moeten wegvallen.

Juan en co hebben deze techniek geperfectioneerd door fotonen door de atmosfeer te sturen vanaf een viskwekerij nabij het Qinghai-meer op het Tibetaanse plateau. (We hebben vorig jaar naar hun werk gekeken toen hetzelfde team het afstandsrecord verbrak voor het teleporteren van fotonen met vergelijkbare uitrusting.)

Ze zeggen dat de resultaten duidelijk zijn, maar de snelheid van spookachtige actie niet direct meten. In plaats daarvan leggen de resultaten een ondergrens voor hoe snel het moet zijn. Het antwoord is dat het minstens vier ordes van grootte sneller is dan het licht, en nog steeds ogenblikkelijk kan blijken te zijn, zoals de kwantummechanica voorspelt.

Als dit resultaat bekend in de oren klinkt, komt dat omdat een Europees team van de Universiteit van Genève in Zwitserland in 2008 een soortgelijk experiment heeft uitgevoerd en een vergelijkbaar resultaat heeft gekregen. Dit bleek echter een maas in de wet te bevatten waardoor de resultaten zonder verstrengeling konden worden verklaard. Alle eerdere experimenten in deze richting hebben mazen in de plaats en kunnen dus worden verklaard zonder enige 'spookachtige actie' op te roepen, zeggen Juan en co.

Nu beweert het Chinese team deze maas in de wet te hebben gesloten en zegt dat het hun de eerste legitieme meting is van de snelheid van spookachtige actie. Het zal interessant zijn om te zien of ze deze grens in de toekomst kunnen verhogen en hoe snel ze kunnen gaan.

Referentie: arxiv.org/abs/1303.0614 : De snelheid van 'griezelige actie op afstand' begrenzen

zich verstoppen