Provázání a měření kvantových systémů

Z dotazů čtenářů

V této rubrice uveřejňujeme častěji pokládané dotazy, které tudíž mohou zajímat i ostatní čtenáře. (kreacionismus.cz, 05/2025, odpovídá Pavel Akrman)

Díky za Váš podnět ohledně kvantových částic. Zřejmě máte na mysli experimenty společného pracoviště Univerzity Palackého v Olomouci a Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR z května 2025, kdy čeští a japonští vědci (jak uvádí článek¹) „experimentálně potvrdili souvislost mezi neurčitostí kvantového stavu a kvantovou provázanosti, kterou teoreticky předpověděli fyzici z Japonska a Tchaj-wanu.“¹

Kvantová mechanika je relativně nová myšlenka, která se ve fyzice objevila ve 20. století. Ale je to něco, čemu by kreacionisté měli věřit? Argumentace pro „ano“ je minimálně ze dvou důvodů:

1. Důkazy to podporují: kvantová mechanika vyřešila problémy, které mátly klasickou fyziku, a také prošla řadou vědeckých testů.
2. Odváděním energie do oblasti, která vlastně otázku stvoření ani neřeší, bychom nic nezískali. Kvantová mechanika se týká spíše operační vědy než původu všech věcí, takže případná argumentace proti ní by znamenala bojovat na dvou frontách.

Tímto tématem se samozřejmě zabývají vědci z celého světa, např. tým² z katedry fyziky UNIGE ve složení Jef Pauwels, Alejandro Pozas Kerstjens, Flavio Del Santo a Nicolas Gisin ukazuje, že určitá jednoduchá, ale zásadní měření lze provádět na samostatných částicových systémech, pokud měřicí zařízení sdílejí provázané částice. Provázání, základní kámen kvantové fyziky, spojuje dvě nebo více částic tak, že stav jedné okamžitě určuje stav druhé. Měřením jedné částice se okamžitě odhalí odpovídající vlastnost v druhé, bez ohledu na vzdálenost mezi nimi.

Vědcům se tedy podařilo experimentálně ověřit jakési teoretické souvislosti v kvantové provázanosti. Provázání a měření kvantového systému jsou dva klíčové (byť stále záhadné) aspekty kvantové fyziky. Obecným záměrem vědy je klasifikovat společná kvantová měření, tedy postupy nezbytné pro mnoho kvantových technologií. Karel Lemr z olomoucké Společné laboratoře optiky říká:

„V kvantové fyzice platí velmi zvláštní pravidla, podle kterých například měření ovlivní měřený stav nebo že výsledek měření může být náhodný. Nikdy tedy dopředu netušíme, jak naše měření dopadne.“¹

Kvantová provázanost je podle něj fyzikální jev, při kterém dvě nebo více částic existují ve společném (kvantovém) stavu. Částice nelze popsat individuálně, ale pouze jako celek. Jejich vzájemná vazba je přitom mnohem silnější, než připouští klasická fyzika. „Provedením měření na jedné částici je ovlivněn stav i všech s ní kvantově provázaných částic a v důsledku toho i výsledky měření na těchto částicích,“ vysvětlil Lemr.

(Zdroj: byjus.com)

Kvantové provázání je jedním z nejbizarnějších jevů v kvantové sféře. Když je více částic propojeno určitým způsobem, tak i když jsou od sebe daleko, jejich stavy zůstávají propojené. Jednoduše řečeno, sdílejí identický kvantový stav.

Slovo „provázanost“ poprvé použil fyzik Erwin Schrödinger (jeden z průkopníků kvantové mechaniky). Vysvětlil kvantovou provázanost jako jeden ze základních rysů kvantové mechaniky. Řekl, že její existence je absolutní dekonstrukcí klasické mechaniky neboli fyzikální logiky.

Tato věda, zkoumající ty nejzákladnější stavební kameny přírody, se opírá zejména o schopnost měřit jejich individuální a kolektivní vlastnosti. Měření jsou nezbytná pro vývoj budoucích technologií, jako je kvantová komunikace, která se opírá o kódování informací například do částic světla (fotonů). Taková měření jsou však nesmírně náročná: používané přístroje se samy řídí kvantovými zákony a jejich interakce s částicemi může změnit právě ty vlastnosti, které mají být pozorovány.

Záměr je jasný: snaha lépe pochopit měření v kvantových systémech pro uplatnění nejen v kvantové komunikaci, ale také v kvantových výpočtech. Jak uvádí Alejandro Pozas Kerstjens,

„Díky našim společným protokolům dálkového měření bude možné eliminovat potřebu centralizace: každý kvantový počítač by měřil svou vlastní část a celkový výsledek by bylo možné rekonstruovat bez jakéhokoli fyzického přenosu dat. To je slibný směr, který plánujeme dále zkoumat.“²

Krátce řečeno, pomineme-li (onen povinný) senzační tón mediálních článků, tak vlastně došlo k velmi mírnému pokroku při měření souvislostí mezi neurčitostí kvantového stavu a kvantovou provázanosti. Což je samozřejmě úspěšný krok při zkoumání základních kamenů přírody – kterou pro nás připravil tak obdivuhodným způsobem náš Stvořitel a Pán, biblický Bůh.

Odkazy

1. Hradil, M., Olomoučtí fyzici potvrdili nový zákon kvantové fyziky. Novinky.cz, 22.5.2025.
2. Eurek-Alert, Remote particle measurement via quantum entanglement. Peer-Reviewed Publication, Université de Genève, 13.5.2025.