Rewolucyjny kot: kwantowa fotografia na odległość

Rzecz w tym, że fotony, które na matrycy aparatu cyfrowego stworzyły obraz kota, nie są tymi fotonami, które wcześniej z kotem miały styczność. One nawet nie były blisko tego kota.
Wszystko dzięki tzw. splątaniu kwantowemu, czyli jednemu z najbardziej osobliwych zjawisk przewidywanych przez teorię kwantową. Dwie cząstki elementarne mogą być ze sobą „splątane”, czyli zawsze „wiedzieć”, w jakim stanie jest „bliźniaczka”, i to bez względu na dzielącą je odległość. Choćby były po przeciwnych stronach galaktyki.
W tym przypadku „splątano” dwa strumienie fotonów, z których jeden skierowano w stronę sylwetki kota, drugi – w stronę odbiornika. W rezultacie udało się zarejestrować obraz, choć ani jeden z zarejestrowanych fotonów nie miał styczności z oryginalnym obiektem!
Swojego czasu Albert Einstein uważał możliwość „splątania” cząstek za poważną dziurę w teorii kwantowej, nazywał ją „upiornym działaniem na odległość” i uważał, że to dowód, iż cała teoria wymaga poważnego dopracowania. Bo podobnych „upiornych działań” tam pełno. Stąd kot.
W 1935 r. Erwin Schrödinger zaproponował nieco sarkastyczny eksperyment myślowy. Zamykamy kota w pudełku. Wewnątrz umieszczamy zbiornik z trującym gazem sterowany zapalnikiem, który uwolni go, gdy pojedynczy atom nietrwałego pierwiastka się rozpadnie. I teraz: czy kot w danej chwili jest żywy, czy martwy? I jedno, i drugie, przynajmniej zdaniem fizyków kwantowych. Bo w świecie w skali kwantowej cząstka może jednocześnie mieć kilka różnych stanów. Dopóki nie spróbujemy stanu cząstki zbadać, np. otwierając pudełko i sprawdzając, czy kot ma się dobrze, atom znajduje się w tzw. superpozycji dwóch stanów. Czyli rozpadł się i nie rozpadł. A w związku z tym kot, dopóki ktoś nie otworzy pudełka, żyje i nie żyje jednocześnie. Od tej pory „kot Schrödingera” stał się maskotką fizyków kwantowych. I dlatego właśnie trafił na „kwantowe” zdjęcie.
W niewiele ponad pół wieku od zastrzeżeń Einsteina wiemy już, że nie tylko splątanie cząstek jest wykonalne, ale i zaczynamy poważnie się zastanawiać nad jego praktycznymi zastosowaniami. Efekt ten daje nadzieję na stworzenie systemów kryptograficznych niemal niemożliwych do złamania. A splątane cząstki reagują szybciej, niż pozwalałyby na to reguły fizyki w makroskali. Choć to na pierwszy rzut oka kłóci się z prawami fizyki, naukowcom udało się zarejestrować reakcję splątanej cząstki na zmianę stanu jej bliźniaczki w czasie 10 tysięcy razy krótszym niż ten, w który światło pokonałoby odcinek między nimi. Nielogiczne? Dziwne? Teoria kwantowa tak ma. Efekt splątania można też wykorzystać w mikroskopii, elektronice i pewnie jeszcze w setkach innych dziedzin. Kot ze zdjęcia może patronować prawdziwej technologicznej rewolucji.
Ale, jak to kot, nie wygląda na przejętego.