100 000 spelare skapade slump åt kvantforskare

Två partiklar kan enligt kvantmekanikens spelregler påverka varandra oavsett avståndet som skiljer dem åt. En mätning på den ena partikeln avgör utfallet av mätningen på den andra, fastän det inte finns någon kommunikation mellan dem. Detta kallas för att deras tillstånd är kvantmekaniskt sammanflätade.

Albert Einstein (1879–1955) avfärdade denna ”spöklika avståndsverkan” och menade att fysiken i grunden måste ha något som kallas ”lokal realism”. Lokal för att ljusets hastighet begränsar vilka händelser som kan påverka varandra, och realism för att värdet av en egenskap inte kan vara beroende av en mätning. I stället för kvantmekanikens underligheter finns kanske dolda variabler som ligger bakom utfallen, resonerade Albert Einstein och några av hans kollegor.

Fysikern John Bell (1928–1990) visade att en teori med lokal realism och dolda variabler inte kan ge exakt samma resultat som kvantmekaniken. Med rätt sorts experiment skulle frågan kunna avgöras. Men i verkligheten är det inte så lätt att definitivt avgöra vad som stämmer, även om teorin är elegant.

Många tidigare experiment har dragits med problem, till exempel att man inte har lyckats mäta på alla de par av sammanflätade partiklar som produceras. Det blir ett kryphål – kanske var just de partiklar som blev mätta en delmängd som råkade uppfylla Bells testvillkor hade blivit annorlunda om alla partiklar hade mätts.

Hösten 2015 lyckades tre olika forskargrupper göra kryphålsfria tester som alla tydligt gav stöd för kvantmekanikens förklaring. De flesta fysiker tyckte därmed att frågan var avgjord. Men det finns alltid fler frågor att ställa, påpekar Jan-Åke Larsson, som forskar om kvantteknik vid Linköpings universitet och som deltog i ett av de tre försöken. Därför bestämde sig forskarna för att genomföra Bell-testet i ny och större omfattning.

En av åtgärderna för att motverka möjliga fel är att använda slumptal för att styra inställningarna av mätningen. På så vis ska den som mäter på den ena partikeln vara helt ovetande om vilken sorts mätning som görs på andra sidan. Men det går alltid att dra frågorna ett steg längre, säger Jan-Åke Larsson:

– Det kanske kan finnas gömda variabler även i slumptalsgeneratorn.

Han beskriver det filosofiska problemet med att avgöra hur en teori med dolda variabler skulle fungera. När har variablerna egentligen bestämts? Om allting är avgjort i varje detalj ända sedan big bang, då blir experimentets två sidor inte oberoende och då finns det inget sätt att utforma experiment som kan avgöra frågan. Men att tänka så extremt deterministiskt leder ingen vart. I stället försöker forskarna göra försöken på flera olika sätt, så att invändningarna kan täppas till från olika håll.

Så föddes idén om frivilliga deltagare som skapar slumptal. Totalt fick 100 000 deltagare spela ett webbaserat spel, där de skapade en följd av ettor och nollor. Forskare vid tolv olika institutioner använde sedan siffrorna som slumptal, för att styra inställningarna i sina försök. Idén bygger på att olika människors vilja och infall är oberoende av varandra, och att de därför kan skapa en annan sorts slumpmässighet än vanliga slumptalsgeneratorer.

– Resultatet blev det vi väntade oss. Det är ett viktigt resultat därför att det är ett nytt sätt att testa lokal realism. Och vi fick oväntat många människor från hela världen som deltog och ville lära sig om det här försöket, säger Jan-Åke Larsson.