صفحه اصلی
حالات درهم تنیده - از نظریه تا فناوری
  • 215 بازدید

اَلن اسپِ، جان کلاسِر و آنتوان زایلینگر هر کدام آزمایش‌های پیشگامانه‌ای را با استفاده از حالت‌های کوانتومی درهم‌تنیده انجام داده‌اند، که در آن دو ذره حتی زمانی که از هم جدا هستند مانند یک واحد عمل می‌کنند. نتایج آزمایشات آنها راه را برای فناوری جدید مبتنی بر اطلاعات کوانتومی گشوده است.

اثرات غیرقابل توصیف مکانیک کوانتومی در حال پیدا کردن کاربردهایی است. اکنون میدان وسیعی از تحقیقات وجود دارد که شامل رایانه‌های کوانتومی، شبکه‌های کوانتومی و ارتباطات رمزگذاری شده کوانتومی امن می باشد.

یکی از عوامل کلیدی در این توسعه این است که چگونه مکانیک کوانتومی اجازه می دهد تا دو یا چند ذره در حالت درهم تنیده وجود داشته باشند. اتفاقی که برای یکی از ذرات در یک جفت درهم تنیده می افتد تعیین می کند که برای ذره دیگر چه اتفاقی می افتد، حتی اگر آنها از هم دور باشند.

برای مدت طولانی، سوال این بود که آیا این همبستگی به این دلیل است که ذرات در یک جفت درهم‌تنیده حاوی متغیرهای پنهان هستند، دستورالعمل‌هایی که به آنها می‌گوید کدام نتیجه را باید در آزمایش بروز بدهند. در دهه 1960، جان استوارت بل نامساوی ریاضی ای را بوجود آورد که بعد ها به نام او نامگذاری شد. این نامساوی بیان می کند که اگر متغیرهای پنهان محلی – که با سرعت کمتر یا برابر نور امکان مخابره دارند - وجود داشته باشد، همبستگی بین نتایج تعداد زیادی اندازه گیری هرگز از مقدار معینی تجاوز نخواهد کرد. با این حال، مکانیک کوانتومی پیش‌بینی می‌کند که نوع خاصی از آزمایش، نامساوی بل را نقض می‌کند، در نتیجه منجر به همبستگی قوی‌تر از آنچه در غیر این صورت ممکن بود، می‌شود.

جان کلاسر ایده های جان بل را توسعه داد که منجر به یک آزمایش عملی شد. زمانی که او اندازه‌گیری‌ها را انجام داد، نتایج آزمایش، با نقض آشکار نامساوی بل، از مکانیک کوانتومی در مقابل مدل های متغیر پنهان محلی پشتیبانی کردند. این بدان معناست که مکانیک کوانتومی را نمی توان با نظریه ای که از متغیرهای پنهان محلی استفاده می کند جایگزین کرد.

پس از آزمایش جان کلاسر، برخی روزنه ها و راه گریز ها باقی ماندند. الن اسپ آزمایش را به گونه ای طراحی کرد که راه گریز مهمی را ببندد. او ‌توانست تنظیمات مربوط به قسمت اندازه‌گیری را در آزمایش پس از خروج جفتِ درهم‌تنیده از منبع خود تغییر دهد، بنابراین تنظیماتی که هنگام انتشار جفت از منبع وجود داشت نمی‌توانست روی نتیجه ی آزمایش تأثیر بگذارد.

آنتون زایلینگر با استفاده از ابزارهای بهتر و مجموعه ای طولانی از آزمایش ها، شروع به استفاده از حالت های کوانتومی درهم تنیده کرد. از جمله، گروه تحقیقاتی او پدیده ای به نام دور ترابریِ کوانتومی را نشان داده است که امکان جابجایی حالت کوانتومی از یک ذره به ذره دیگر در فاصله ای دور را فراهم می کند.

آندرس ایرباک، رئیس کمیته نوبل فیزیک می‌گوید: هر روز بیشتر روشن می شود که نوع جدیدی از فناوری کوانتومی در حال برون آمدن است. می‌توانیم ببینیم که کار برندگان جایزه نوبل با حالت‌های درهم‌تنیده، حتی فراتر از سؤالات اساسی در مورد تفسیر مکانیک کوانتومی، دارای اهمیت (کاربردی) بالایی است.

 

منبع:  https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/press-release/
ترجمه: سیدمحمدحسن هل‌اتائی – دانشکده فیزیک دانشگاه شهید بهشتی


ذرات درهم‌تنیده‌ای که هیچ وقت پیش هم نبوده‌اند!
 آیا قبل از اینکه نگاه کنیم رنگی هست؟ ​​​​​​​

​​​​​​​نمایش مفهومی آزمایشها:

​​​​

دانلود فایل
افزودن نظرات