Dvě částice vzniknou společně, pak je od sebe oddělí třeba tisíce kilometrů. Přesto se při měření chovají, jako by mezi nimi existovalo neviditelné pouto.

Albert Einstein tomu s jistou dávkou ironie říká „strašidelná akce na dálku“ a dlouhá desetiletí věří, že musí existovat jednodušší vysvětlení. Moderní experimenty však ukazují, že kvantový svět funguje jinak, než napovídá naše každodenní zkušenost.

Představte si dvě dokonale sladěné mince. Jednu si necháte doma, druhou pošlete na druhý konec planety. Když se podíváte na svou minci a zjistíte, že padla panna, okamžitě víte, že druhá ukazuje orel. Takto ale kvantové provázání nefunguje.

U běžných mincí jsou výsledky známé už předem, zatímco u kvantových částic jejich vlastnosti před měřením nejsou pevně určené stejným způsobem, jak jsme zvyklí z běžného světa.

Dvě provázané částice, například fotony nebo elektrony sdílejí společný kvantový stav. Teprve když vědci provedou měření, objeví se mezi výsledky silné korelace, které nelze vysvětlit klasickou fyzikou.

Na první pohled to působí, jako by jedna částice okamžitě „věděla“, co se stalo s druhou, bez ohledu na vzdálenost.

Známý paradox

Právě tato představa Alberta Einsteina (1879-1955) znepokojuje.

Společně s Borisem Podolským (1896-1966) a Nathanem Rosenem (1909-1995) v roce 1935 publikuje slavný článek známý jako paradox EPR. Tvrdí, že kvantová mechanika zřejmě není úplná a že existují dosud neznámé „skryté proměnné“, které chování částic určují.

O téměř třicet let později přichází fyzik John Bell s matematickými nerovnostmi, podle nichž lze obě možnosti experimentálně odlišit. V následujících desetiletích probíhá řada stále přesnějších pokusů.

Zásadní jsou experimenty Alaina Aspecta v 80. letech a pozdější testy využívající moderní lasery i satelity. Výsledky opakovaně potvrzují předpovědi kvantové mechaniky a skryté proměnné v Einsteinově představě vylučují ve stále širším okruhu možných teorií.

Za průlomový výzkum kvantového provázání získávají Alain Aspect, John F. Clauser a Anton Zeilinger v roce 2022 Nobelovu cenu za fyziku.

Pozoruhodná vlastnost

Přesto kvantové provázání neznamená, že lze posílat informace rychleji než světlo. To je častý omyl. Jednotlivý výsledek měření je vždy náhodný a druhá strana z něj sama o sobě žádnou zprávu nepřečte.

Aby vědci zjistili, že výsledky spolu souvisejí, musejí je následně porovnat běžnou komunikací, která nikdy nepřekročí rychlost světla. Kvantové provázání se dnes stává základem nových technologií.

Vědci ho využívají při vývoji kvantových počítačů, mimořádně bezpečné kvantové kryptografie i budoucího kvantového internetu.

To, co Einstein kdysi označuje za „strašidelnou akci na dálku“, se tak mění v jednu z nejlépe ověřených a zároveň nejpozoruhodnějších vlastností přírody.