Hogy mi az a kvantumösszefonódás, azt könnyen megérthetjük egy hasonlatból: egy ikerpár két tagja között olyan “misztikus” kapcsolat alakul, amelynek hatásai a fénysebességnél is gyorsabbnak tűnnek. Egyikük az USA-ban, a másikuk pedig Horvátországban is élhet akár – ha az egyik úgy dönt, hogy a piros lesz a kedvenc színe, a másiknak azonnal a kék jut, és ez minden látszat szerint pillanatok alatt történik. A jelenség azonban nem a megszokott értelemben vett információátadás, hanem annak bizonyítéka, hogy az univerzum nem teljesen “lokális”: vagyis a tárgyak, illetve részecskék tulajdonságai és reakciói nem pusztán a közvetlen környezetükre hagyatkozva alakulnak ki. Az előbbi példában egyébként az ikrek a kvantumrészecskék (például elektronok), a titokzatos ikertelepátia pedig a kvantumösszefonódás, a kedvenc szín (kék vagy piros) pedig a részecske forgásiránya (le vagy felfelé).

Ha valakit a dolog ennél bővebben érdekel, annak ajánljuk a korábbi cikkünket:

Ebből a hasonlatból könnyen megérthetjük, mire járt az idei fizikai Nobel, és hogy az univerzum a köznapi értelemben miért nem valóságos Idén lényegében azért járt a fizikai Nobel, hogy bebizonyították, hogy a mindenség nem valóságos a szó köznapi értelmében – de mit jelent mindez? Segítségünkre siet egy ikerpár és egy háromperces videó, amiből megérthetjük mindezt.

Az első kvantum-motor még tavaly mutatkozott be – írja az IFLScience –, és abban rejlett a különlegessége, hogy a hagyományos, hőmérséklet-különbségeken alapuló működés helyett fermionokból álló gáz és bosonokból képzett Bose–Einstein-kondenzátum közti átalakulást használta fel. A fermionokat a Pauli-féle kizárási elv korlátozza, így nem “zsúfolódhatnak” ugyanabba az állapotba, miközben ezzel ellentétben a bosonok képesek egy állapotban összezsúfolódni. Ennek eredményeként az első kvantum-motor 25%-os hatásfokot ért el, ami kezdetnek kiemelkedő, de még mindig alacsony a mindennapokban használt motorokhoz képest.

A kutatók ezért új megoldások után néztek, és rájöttek, hogy a kvantum-összefonódás tovább javíthatja a motor működését. Dr. Zhou Fei csapata két kalciumiont használt, melyek összefonódásának a foka precíz lézervezérléssel szabályozható. Mint Fei nyilatkozta:

„Tanulmányunk legfőbb eredménye az első olyan kísérleti kvantummotor, amely összefonódott tulajdonságokkal rendelkezik.”

A négyütemű motorciklus során a piros lézerből elnyelt fotonok indítják be a folyamatot, majd az expanzió és a kompresszió mellett egy oldalsáv-átmenet is történik. Bár a konverziós hatásfok (vagyis a bevitt fotonokból létrejövő rezgésszám) nem nőtt jelentősen az összefonódás által, a mechanikai hatékonyság, azaz a hasznos munkára fordítható energia aránya magasabb lett.

Mindez azt jelenti, hogy kevesebb energiabefektetéssel több hasznos energiát lehet kinyerni, ami bíztató lépés a jövő kvantum-technológiái felé. Ugyanakkor ezek a motorok továbbra is rendkívül alacsony hőmérsékletet igényelnek, így valószínűleg csak speciális környezetben – például kvantum-számítógépek közelében – láthatjuk majd őket működés közben. Ahhoz pedig, hogy a mai világ energiaigényének jelentősebb részét kiváltsák, még további fejlesztésekre és léptéknövelésre lesz szükség.

(A cikkhez használt kép illusztráció, a DALL-E generálta/Rakéta.hu)