A kvantumösszefonódás túlélte a legsúlyosabb részecskék extrém tesztjét is

Oxfordi fizikusok és nemzetközi kollégáik a CERN nagy hadronütközőjén (LHC) kísérletileg kimutatták, hogy a kvantumösszefonódás – a kvantummechanika egyik legellenintuitívebb jelensége, amelyet Einstein „távoli kísérteties hatásnak” nevezett – a valaha laboratóriumban létrehozott legsúlyosabb és legrövidebb életű részecskék között is fennáll. A kutatók a négy teraelektronvoltos energiák körüli ütközésekben keletkező Higgs-bozonok bomlásából származó Z-bozonpárokat vizsgálták az ATLAS kísérletben: a protonok 99,99 százaléknyi fénysebességgel ütköznek, és a Higgs-bozon rövid élete alatt két Z-bozonná bomlik, amelyek aztán elektron- vagy müonpárokra esnek szét. Bár maguk a Z-bozonok szinte azonnal elbomlanak, a detektor a keletkező elektronok és müonok kibocsátási szögét mérve rekonstruálni tudja az eredeti részecskék spinjét, és ebből igazolta az összefonódásra jellemző korrelációkat. A Physical Review Lettersben megjelent eredmény a valaha elért legnagyobb energiájú összefonódás-bizonyítékok közé tartozik. Alan Barr, az Oxfordi Egyetem professzora, az egyik első fizikus volt, aki javasolta, hogy részecskegyorsítókat kvantumösszefonódás-vizsgálatokra használjanak; ötlete már 2023-ban is inspirálta azt az ATLAS-kísérletet, amely topkvarkpárok közötti összefonódást mutatott ki. Barr szerint az mutatja, mennyire alapvető és robosztus ez a kvantumhatás, hogy a számítógépekben egykor hasznosítható jelenség a Földön előállítható legerőszakosabb ütközésekben is „életben marad”. A munka része egy tágabb törekvésnek is, amely a kvantuminformatika módszereit viszi át a nagyenergiás részecskefizikába: a kvantumos szemlélet a gyorsítók hatalmas adathalmazaiban rejlő finom mintázatok érzékenyebb detektálását teheti lehetővé, és esetleg a ma ismert fizikán kívüli hatásokra mutathat rá.