Naučnici su po prvi put direktno demonstrirali kvantnu spregu u fizičkom kretanju atoma sa masom koristeći ultrahladni helijum i Bose‑Einsteinov kondenzat. Eksperiment objavljen u Nature Communications pokazuje parove atoma zapletene po impulsu i potvrđuje rezultate pomoću Rarity‑Tapster interferometra primenjenog na materijalne talase. Ovo otvara put ka naprednim kvantnim senzorima i postavlja nova pitanja za teorije kvantne gravitacije.
Stvarno, stvarno čudno: Fizičari Po Prvi Put Zapletli Dva Pokretna Atoma — Potvrđena "Zlokobna" Kvantna Sprega
An artist’s interpretation of two quantum-entangled atoms. For the first time, physicists have observed two entangled helium atoms in motion, bringing this surreal phenomenon into sharper reality. | Credit: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images
Po prvi put, naučnici su direktno demonstrirali kvantnu spregu u fizičkom kretanju atoma sa masom — rezultat koji dodatno potvrđuje jedno od najčudnijih predviđanja kvantne mehanike, koje je Albert Einstein nazvao "zlokobnom akcijom na daljinu".
Kako je eksperiment izveden
Istraživanje objavljeno u Nature Communications pokazuje da parovi ultrahladnih atoma helijuma mogu biti kvantno povezani preko svog impulsa (momentuma). Tim je počeo sa oblakom helijuma rashlađenim blizu apsolutne nule u obliku Bose‑Einsteinovog kondenzata (BEC). Pomoću precizno podešenih laserskih impulsa kondenzat su podelili u tri dela: jedan je odgurnut naviše, drugi naniže, a treći je ostao stacionaran.
Dok su se pokretni oblaci prolazili kroz stacionarni deo, pojedinačni parovi atoma sudarali su se i raspršivali u suprotnim pravcima stvarajući takozvane "scattering halos" — sferične omotače u kojima su parovi jasno korelisani. Pri niskim gustinama u svakom izvođenju često se formira samo jedan korrelisani par, pa je stanje zapletenosti superpozicija više mogućih pozicija za taj par.
Dokaz zapletenosti
Da bi potvrdili kvantnu spregu, istraživači su primenili Rarity‑Tapster interferometar — metodu poznatu iz optike, sada proširenu na materijalne talase. Atomi se rasprše, reflektuju nazad i interferišu sami sa sobom; interferencija se javlja samo ako su atomi u istinskoj kvantnoj superpoziciji. Merene korelacije isključuju objašnjenja zasnovana na klasičnim teorijama.
Yogesh Sridhar and Sean Hodgman with the experimental apparatus that was used to demonstrate momentum entanglement. | Credit: Nic Vevers/ANU
Istraživači su koristili metastabilni oblik helijuma (4He*), koji ostaje u ekscitovanom stanju redom trajanja oko dve sata — što je praktično „beskonačno" za merenja koja traju 20–30 sekundi. Ta karakteristika omogućava detekciju pojedinačnih atoma i rekonstrukciju pune trodimenzionalne raspodele impulsa sa rezolucijom po atomu.
Vremenski okvir i značaj
Tim je prikupljao podatke skoro mesec dana, dok je podešavanje i izgradnja eksperimenta trajalo od nekoliko nedelja do oko godinu dana. Rezultat potvrđuje dugoročni cilj laboratorije i predstavlja važnu verifikaciju "udžbeničkog" kvantnog ponašanja, ali i otvara praktične i teorijske mogućnosti — od ultraosetljivih kvantnih senzora do izazova za teorije kvantne gravitacije.
"Naše mozgove to nije lako da obrade... Atomi se na malim skalama pojavljuju razmazano, a ne kao čvrste grudvice. I to stvarno, stvarno izgleda čudno," rekao je Sean Hodgman, glavni autor studije.
Sledeći koraci
Istraživači planiraju jači test: sudar izotopa helijuma (helijum‑3 i helijum‑4) kako bi se dobili parovi zapleteni i po impulsu i po masi. Takva stanja postavljaju ozbiljna pitanja za opis u okviru opšte relativnosti i predstavljaju izazov za teorije kvantne gravitacije.
Reference: Athreya, Y. S., Kannan, S., Yan, X. T., Lewis‑Swan, R. J., Kheruntsyan, K. V., Truscott, A. G., & Hodgman, S. S. (2026). Bell correlations between momentum‑entangled pairs of 4He* atoms. Nature Communications, 17(1). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69070-3
Pomozite nam da budemo bolji.
