A tetszőleges távolságban is megmaradó közös tulajdonságok átalakíthatók és kommunikációra is használhatók.
Jelentős felfedezést tettek a kvantum összefonódás jelenségével kapcsolatban a dél-afrikai Witwatersrand Egyetem és a kínai Hucsou Egyetem munkatársai: úgy tudtak két egymással összefonódott, térben egymástól távol eső részecskéket befolyásolni, hogy az őket összekötő közös tulajdonságok nem változtak.
Ez egy kísérleti mérföldkő, amit úgy értünk el, hogy összekapcsoltunk két fotont és úgy állítottuk be az általuk megosztott hullám funkciót, hogy a topológiájuk vagy szerkezetük akkor válik láthatóvá, ha fotonokat egy entitásként kezeljük
– magyarázta Pedro Ornelas, a Witwatersrand fénystruktúra laboratóriumának mesterdiploma hallgatója.
Az összefonódás egy olyan fizikai, kvantummechanikai jelenség, amikor két részecske egymás közvetlen környezetében egymás kiegészítő tulajdonságokat vesz fel, ha ez egyik például jobbra forog, akkor másik balra, és ez az összefüggés pedig több fényév távolságban is megmarad. Einstein ezt a jelenséget kísérteties távoli hatásnak nevezte, ugyanakkor mindenki sajnálatára nem használható a fénysebességnél gyorsabb információ átvitelre.
Az új eredményekből kiderült, hogy az összefonódás alapvetően topológiai működés. A topológia egy olyan matematikai terület, ami egy formának azokkal a tulajdonságaival foglalkozik, amik akkor is megmaradnak, ha az alakját eltorzítjuk – a topológiai szempontból például egy kávéscsésze a fülében található lyuk miatt azonosnak tekinthető egy fánkkal. A topológia térgörbéket és felületeket vizsgál (egyik fontos alanyuk a Möbius-szalag), amelynek a téridő és más fizikai terek megértésében játszik alapvető szerepet.
A kísérlet alapjai úgynevezett skyrmionok voltak. Ezek nevüket Tony Skyrme brit fizikusról kapták, aki kitalálta, hogyan lehet a részecskék viselkedését mágneses részecskéket vagy fotonokat tartalmazó mezőkkel modellezni. Az új eredmény ezen mezők formáinak vizsgálatából származik.
A fotonok közötti összefonódás formálható, mint az agyag a fazekas kezében, de a művelet során bizonyos tulajdonságok nem változnak
– magyarázta a kutatást vezető Andrew Forbes professzor.
Megértettük, hogy a topológia, amit hagyományosan lokális dolognak tekintettünk, olyan dolog amin két térben távol eső dolog osztozhat
– mutatott rá Ornelas.
A részecskék közötti összefonódás nagyon törékeny, pillanatok alatt felbomló jelenség – az részecskék topológiai jellege közötti összefüggés azonban az összefonódás megszűnése után is megmarad. A csapat szerint ahogy a topológia megkülönböztet formákat a bennük található lyukak alapján, a kvantum szinten a topológiai különbségek egy újfajta kommunikációs rendszer alapját képezhetik.