Σε ένα πρωτοποριακό πείραμα κβαντικής φυσικής, ερευνητές, με επικεφαλής τον Zhenghao Liu από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας, χειραγώγησαν φωτόνια ώστε να υπάρχουν σε 37 διαστάσεις ταυτόχρονα, διευρύνοντας τα όρια της κβαντικής μηχανικής.
Δημοσιευμένη στο “Science Advances”, η μελέτη διερεύνησε το παράδοξο Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), το οποίο υπογραμμίζει την κβαντική μη τοπική φύση – όπου τα σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν το ένα το άλλο άμεσα σε τεράστιες αποστάσεις, αψηφώντας τον τοπικό ρεαλισμό της κλασικής φυσικής.
Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται διάσημα “τρομακτική δράση από απόσταση” από τον Αϊνστάιν, αμφισβητεί την ιδέα ότι τα αντικείμενα επηρεάζονται μόνο από το άμεσο περιβάλλον τους.
Χρησιμοποιώντας έναν φωτονικό επεξεργαστή με βάση οπτικές ίνες, η ομάδα χρησιμοποίησε χρονική πολυπλεξία και διαμορφωτές υψηλής ταχύτητας για να ελέγξει το συνεκτικό φως, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφο χρώμα και μήκος κύματος. Αυτή η ρύθμιση επέτρεψε σε ένα μόνο φωτόνιο να υπάρχει σε 37 διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις, που περιγράφονται από έναν χώρο Hilbert 37 διαστάσεων – ένα μαθηματικό πλαίσιο για κβαντικά συστήματα, όχι για φυσικές χωρικές διαστάσεις.
Αυτή η κατάσταση υψηλής διάστασης ενίσχυσε το παράδοξο GHZ, επιδεικνύοντας πρωτοφανή μη κλασικά αποτελέσματα και επιβεβαιώνοντας ότι η κβαντομηχανική λειτουργεί πολύ πέρα από τις κλασικές προσδοκίες.
Οι επιπτώσεις του πειράματος είναι βαθιές. Κωδικοποιώντας πληροφορίες σε πολλαπλές διαστάσεις, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην κβαντική υπολογιστική, επιτρέποντας ταχύτερη και πιο αποτελεσματική επεξεργασία και να ενισχύσει την ασφαλή επικοινωνία μέσω σχεδόν μη παραβιάσιμης πολυδιάστατης κωδικοποίησης.
Ο Liu σημείωσε ότι ακόμη και έναν αιώνα μετά την ανακάλυψη της κβαντομηχανικής, «βλέπουμε ακόμα μόνο την κορυφή του παγόβουνου». Αυτή η σημαντική ανακάλυψη ανοίγει δρόμους για μελλοντική έρευνα σε κβαντικά συστήματα υψηλής διάστασης, αναδιαμορφώνοντας ενδεχομένως την κατανόησή μας για την πραγματικότητα και προωθώντας τις κβαντικές τεχνολογίες.
