A kvantumkorrelációk a kvantuminformáció-elmélet egyik fontos területét képezik, mivel egyik fajtájuk, az összefonódás jelensége az alapja a kvantumszámítógépek működésének és így a jövőbeli, nem klasszikus számítási rendszerek kialakításának. Az összefonódás olyannyira különleges állapot az egymástól távol lévő részecskék között, hogy Einstein el is nevezte "kísérteties távolhatásnak" és, annak ellenére, hogy ő volt az, aki először a nyomára akadt, később mégis igyekezett cáfolatot találni a létezésére. Az összefonódás ugyanis a hagyományos fizikai szabályokkal összeegyeztethetetlennek tűnő módon működik: két objektum, legyenek fizikailag bármilyen messze egymástól, lényegében egyazon állapoton osztozik és ha a pár egyik tagja elveszti ezt az állapotot, a másiké is megváltozik, vagyis a távolhatás fennáll közöttük, annak ellenére, hogy látszólag minden valódi kapcsolatot (kölcsönhatást) nélkülöznek.

Az összefonódást a kvantumrendszereket fejlesztő IBM a következőképpen jellemzi:

"A kvantumvilágban te és én elolvashatjuk ugyanazt a leírást és mégsem fogjuk érteni az információkat, amit a leírás tartalmaz,

egészen addig, amíg össze nem jövünk és még nem osztjuk egymással az információinkat. Azonban akkor, amikor együtt vagyunk, észrevesszük, hogy valójában annál is több információt tudunk kinyerni a leírásból, mint eredetileg gondoltuk volna."

Az összefonódás vitákat kiváltó, de elméletekben elfogadott jelenségét a hetvenes években és ezután zajló kísérletekben végül sikerült kimutatni, és ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei olyan jelentős mértékben járultak hozzá a kvantuminformatika megalapozásához, hogy három tudós meg is nyerte az idei évi Nobel-díjat a kvantumösszefonódással kapcsolatos kutatásaiért. Alain Aspect, John F. Clauser és Anton Zeilinger a fotonösszefonódásokkal kapcsolatos kísérleteikért, a Bell-egyenlőtlenség sérülésének bizonyításáért valamint a kvantuminformatika fejlődését elősegítő úttörő munkájukért kapták meg a rangos díjat miután, ahogy azt Asbóth János fizikus is írta:

"egymásra épülő, egyre kifinomultabb kísérleteikkel egymás után zárták ki a lokális realizmusban hívők ellenérveit, az ún. kibúvókat (loophole)."

Az összefonódás és egyéb kvantumkorrelációk tehát mára már bizonyított módon alapvető és valós részei a részecskék kvantumszintű kapcsolatának és a tanulmányozásuk hozzájárulhat a kvantumrendszerek teljesítményének fokozásához. De hogyan lehet közelebbről is megismerni ezeket a különös jelenségeket és hogyan férhetnek hozzá a kísérletezéshez szükséges eszközökhöz azok, akik nem kutatóként dolgoznak, de érdekli őket a téma?

A Wigner Fizikai Kutatóközpont által fejlesztett emulátor egyike az eszközöknek, ami választ ad erre a kérdésre, a programmal ugyanis lehetséges a nem klasszikus korrelációk vizsgálata bárki számára, akinek kedve van kipróbálni a folyamatokat. A Nonlocal Box Emulator nevű webszolgáltatás (API) a kutatóközpont leírása szerint a kvantumos, illetve az annál is általánosabb, nemjelző korrelációkat szoftveresen valósítja meg: egy központi szerverrel való titkosított kommunikáció segítségével emulálni tudja az összefonódott kvantumrészecskéken végzett méréseket is. Vagyis a kvantumösszefonódással kapcsolatos folyamatok megfigyelése ebben az esetben szimulációkkal történik és főként ismeretterjesztési és fejlesztési célokat szolgál, ami által a nemlokális korrelációk megismerése, az infokommunikációs rendszerek tesztelése és az új kvantumos hardverekhez szükséges szoftverek tervezése könnyebbé válik.

A Nonlocal Box Emulatorral lehetséges a Bell-egyenlőtlenségek tesztelése és a kvantumos titkosítás próbája is.

"A kutatók azt remélik, hogy a szolgáltatás nyilvánossá tételével egy széleskörű együtt gondolkodás indulhat el,

ami új felhasználási lehetőségekre világíthat rá, illetve hozzájárulhat különböző alkalmazások fejlesztéséhez." - írja a Wigner FK.

Az emulátor jó alapot jelenthet a korrelációkkal való kísérletezéshez, de azok a kutatók is használhatják, akik a kvantumkommunikációs protokollokat tanulmányoznák közelebbről, mivel ezeknek a szimulációs vizsgálatára is használható a rendszer. A későbbiekben pedig érkezhet egy olyan, okostelefonokon futó alkalmazás is, ami a nemklasszikus korrelációk élményszerű megértését segíti majd elő, bár azt még nem lehet tudni, hogy az app mikor lesz elérhető. Az összefonódás szoftveres szimulációja nem teljesen egyező a valódi kvantumos jelenséggel, például előbbi nem csak pillanatnyi ideig tart, de a webes megoldás szélesebb körben is használható megoldást nyújt a jelenség teszteléséhez.

(Fotó: Tu Delft, CERN, Wikimedia Commons)

Elérte a kvantumelsőbbséget egy kvantumszámítógép és már bárki használhatja a laptopján keresztül A Borealis egy bozon mintavételezési feladattal érte el a kvantumfölényt, felhőszolgáltatásokon keresztül pedig bárki használhatja a gépet.