Strašidelnost skutečnosti

Kvantová fyzika znamenala klíčový revoluční obrat ve vědě 20. století a položila základy velké části moderní techniky. Bez jejího pohledu na přírodní jevy bychom neporozuměli fungování transistorů, počítačových čipů a laseru. Přes tento ohromný praktický užitek kvantová fyzika nadále závažně narušuje náš konvenční předpoklad toho, že přírodní jevy musí nutně existovat nezávisle na našem pozorování. Na rozdíl od předmětů v každodenním životě mohou být například dvě kvantové částice – základní jednotky hmoty vyznačující se vlnovými vlastnosti – vzájemně propojeny tak, že bez ohledu na vzdálenost mezi nimi vykazují při pozorování tytéž vlastnosti. Albert Einstein tento jev nazval ”strašidelné působení na dálku”. To, co bylo v době Alberta Einsteina pouhou logickou dedukcí vyvozenou z nové teorie kvantové mechaniky, se nyní stává středem vědeckého zkoumání v experimentálních laboratořích po celém světě a také základním konceptem nově se rodícího oboru kvantových informačních technologií. Einsteinovo strašidelné působení na dálku nazval rakouský nositel Nobelovy ceny Erwin Schrödinger ”provázaností” a označil ji za základ kvantové fyziky. Provázanost neznamená, že dvě takto propojené částice vykazují při pozorování stejné vlastnosti díky tomu, že by měly od svého vzniku stejné vlastnosti. Spíše jde o to, že měření prováděné na jedné z částic okamžitě ovlivňuje stav druhé. V padesátých letech 20. století prokázal irský fyzik John Bell, že korelace dvou provázaných částic předpokládaná kvantovou teorií nemůže být chápána stejně jako podobnost, kterou vykazují například dvě identická dvojčata, u kterých je tato podobnost dána společnými geny. Měření, které je výsledkem pozorování jedné z provázaných částic, je zcela náhodné a bez vnitřního vysvětlení, přesto se druhá částice v danou chvíli okamžitě stává identickou. Nejzajímavějším využitím kvantové provázanosti by byla kvantová teleportace, kterou mnozí odborníci považují za jeden ze způsobů výměny informací mezi kvantovými počítači budoucnosti. Fungování takové techniky si můžeme představit na následujícím příkladě. Představte si, že Alenka má kvantovou částici, kterou chce teleportovat Pavlovi. Pokud má každý z nich jednu částici z provázaného páru, pak stačí, aby Alenka převedla vlastnosti částice, kterou chce teleportovat, na svou vlastní částici. Takto se ony vlastnosti okamžitě přenesou na Pavlovu částici, která se stane totožnou s originální Alenčinou částicí a ta ovšem nutně ztratí veškeré informace, které do té doby nesla. Samozřejmě se to snadno řekne, ale v praxi je to už horší. Kvantová teleportace fungovala v laboratorních podmínkách u fotonů, tj. základních stavebních jednotek světla, a to na vzdálenost jednoho metru. Experimentálně je však nesmírně obtížné prokázat tento jev na větší vzdálenost nebo u větších objektů. V různých laboratořích se na takových experimentech usilovně pracuje, nikdo však zatím nedokázal sestavit ani ten nejjednodušší kvantový počítač. Není ani vůbec jisté, zda se někdy někomu takto fungující přístroj podaří vyrobit. Jinak nás ovšem podobné pokusy nutí klást základní otázky o povaze samotné skutečnosti. Einstein prohlásil, že měření prováděné na kvantově provázaných částicích nesmí nikdy měnit skutečný stav druhé částice. Nicméně se zdá, že právě toto při pokusech, které od té doby byly prováděny, nastává. Ani jedna z částic nemá před měřením žádné reálné vlastnosti - tyto vlastnosti se vytvářejí pro obě částice spontánně až v průběhu měření. Navíc se zdá, že pořadí měření nehraje žádnou roli - teoretické předpovědi jsou naprosto stejné, bez ohledu na to, zda je napřed měřena částice A nebo částice B. Mohli bychom říct, že se stejnou pravděpodobností ovlivní pozorování částice A částici B a pozorování částice B částici A. Z toho může vyplynout nové chápání fyzikální skutečnosti, kdy měření a jeho výklad mají na svět kolem nás vliv silnější, než se obvykle v klasické fyzice – nebo dokonce i vůbec v každodenním životě – soudí. Když například pozorujeme barvu automobilu, předpokládáme, že tato informace je druhotná. Na prvním místě je pro nás automobil, se všemi jeho fyzikálními vlastnostmi a my pouze pronášíme soudy o něčem, co již existuje, nic více. V kvantovém světě je však situace mnohem složitější, protože skutečnost se vytváří až při samotném pozorování. O vlastnostech nějaké kvantové částice nemůžeme mluvit jako o vlastnostech, které by existovaly již před pozorováním. Jinými slovy, zatímco konvenční vědecká či jiná logika nařizuje, aby se naše hodnocení jakéhokoliv předmětu zakládalo na skutečnosti, v kvantovém světě je přesný popis skutečnosti dán až teprve tím, co o ní může být řečeno.