Pentru prima dată, rotația Pământului a fost măsurată cu inseparabilitatea cuantică

Rotația Pământului a fost măsurată de către o echipă de fizicieni folosind fotoni (particulele de lumină) care experimentează un fenomen cuantic numit inseparabilitate. Aceasta le permite să mărească precizia măsurătorii de 1.000 de ori și ar putea fi folosită pentru a explora întrebări fundamentale ale fizicii.

V-ați putea întreba de ce acest lucru nu a mai fost folosit până acum. Răspunsul este că inseparabilitatea cuantică este o stare foarte delicată. Două particule sunt „încâlcite” și aparțin brusc unei singure stări. Indiferent de cât de departe sunt una de cealaltă, interacțiunea cu una o va afecta pe cealaltă, dar starea poate fi perturbată și particulele se întorc la starea lor „neîncâlcită”.

O modalitate de a măsura rotațiile folosind lumina este folosind un instrument numit interferometru Sagnac. Lumina este trimisă printr-o buclă în direcții opuse și, datorită rotației sistemului, o parte va ajunge înapoi la început în momente diferite. Dacă lumina în cauză este o pereche de fotoni „încurcați” care merg în sensuri opuse, se întâmplă ceva foarte specific. Este ca și cum ai trimite aceeași lumină în ambele direcții în același timp și întârzierea de timp dintre cele două se dublează, explică IFL Science.

Rotația Pământului a fost măsurată folosind inseparabilitatea cuantică

Pentru a profita de această proprietate numită super-rezoluție, cercetătorii de la Universitatea din Viena (Austria) au trimis fotoni încâlciți printr-o fibră optică lungă de 2 kilometri organizată într-o buclă. Ei au reușit să mențină zgomotul sistemului scăzut și stabil timp de câteva ore, permițându-le fotonilor încurcați să-i supraviețuiască călătoriei prin sistem.

Un astfel de dispozitiv este realizat pentru a măsura activ rotația și există o sursă de rotație sub picioarele noastre. Pământul. Acest dispozitiv aduce în sfârșit mecanica cuantică la un nivel de sensibilitate care a fost realizat înainte doar cu lumină standard, neîncurcată.

„Aceasta este o etapă semnificativă deoarece, la un secol după prima observație a rotației Pământului folosind lumină, inseparabilitatea cuantică a fotonilor individuali a ajuns în sfârșit la aceleași regimuri de sensibilitate”, a declarat coautoarea Haocun Yu.

O soluție foarte „simplă”

Rotația Pământului a fost măsurată, dar nu acesta a fost scopul acestui dispozitiv. Interferometrul Sagnac este conceput drept un mod de a măsura cu precizie rotația sistemelor independent de rotația Pământului. Din acest motiv, echipa a trebuit să găsească o modalitate de a izola rotația care provine de la faptul că ne aflăm pe o planetă care se rotește.

„Esența problemei constă în stabilirea unui punct de referință pentru măsurătoarea noastră, unde lumina rămâne neafectată de efectul rotației Pământului. Având în vedere incapacitatea noastră de a opri Pământul din rotire, am conceput o soluție alternativă: împărțirea fibrei optice în două bobine de lungime egală și conectarea acestora printr-un comutator optic”, a explicat autorul principal, Raffaele Silvestri.

Această soluție, care s-a rezumat în esență la un comutator, le-a permis să anuleze semnalul de rotație al Pământului. „Am păcălit practic lumina să creadă că este într-un univers care nu se rotește”, a continuat Silvestri.

Această descoperire reprezintă primul pas într-un nou mod de a măsura rotația și nu doar atât; cercetătorii au mari așteptări pentru posibilele aplicații viitoare.

„Cred că rezultatul și metodologia noastră vor pune bazele pentru îmbunătățiri ulterioare în sensibilitatea la rotație a senzorilor bazați pe inseparabilitate. Acest lucru ar putea deschide calea pentru experimente viitoare care testează comportamentul inseparabilității cuantice prin curburile spațiu-timpului”, a adăugat autorul Philip Walther.

Studiul este publicat în jurnalul Science Advances.

Vă recomandăm să citiți și:

Soarele s-a dezlănțuit! Două erupții colosale au avut loc în mai puțin de 12 ore

Mai mulți asteroizi potențial periculoși amenință planeta Marte

Telescopul Webb a găsit cea mai îndepărtată galaxie observată până acum

Ingredientele esențiale ale vieții se formează mai ușor în spațiul cosmic decât pe Pământ