سه شنبه , ۲۸ فروردین ۱۴۰۳
صفحه اول » فرهنگ » توسط فیزیکدانان؛نخستین عکس از درهم تنیدگی کوانتومی ثبت شد!

توسط فیزیکدانان؛نخستین عکس از درهم تنیدگی کوانتومی ثبت شد!

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از انگجت، فیزیکدانان برای نخستین بار از درهم تنیدگی کوانتومی عکس گرفتند. این رویداد حتی انیشتین را دچار سردرگمی کرده بود. به طور دقیق محققان ادعا می‌کنند شواهدی بصری از یک نوع پدیده ابهام آمیز به نام «درهم تنیدگی Bell» را ثبت کرده اند.

نخستین عکس از درهم تنیدگی کوانتومی ثبت شد

در حقیقت طی درهم تنیدگی کوانتومی، دو ذره بدون در نظرگرفتن فاصله میان شان با یکدیگر واکنش نشان می‌دهند و وضعیت فیزیکی خود را برای یک لحظه به اشتراک می‌گذارند.

این ارتباط با وجود آنکه طبق قوانین کلی جهان غیر ممکن است، اما زمینه مکانیک کوانتومی را به وجود می‌آورد. این شاخه‌ای از پژوهش علمی است که به دنبال توضیح و تنظیم قوانین برای حرکت ذرات کوچک‌تر از اتم است.

در همین راستا گروهی از محققان دانشگاه گلاسگو برای نخستین بار عکسی از این پدیده ثبت کردند. آنها برای این منظور سیستمی ایجاد کردند که از یک منبع کوانتومی از نور، جریان‌هایی از فوتون‌های درهم تنیده را به سمت چیزی ارسال می‌کرد که «اشیای غیر متعارف» نامیده می‌شد. این اشیای غیر متعارف در مواد کریستالی مایع نمایش داده می‌شوند و فاز فوتون‌ها هنگام گذر از این مواد تغییر می‌کند.

از سوی دیگر دوربینی با قابلیت رصد فوتون‌ها در زمان در هم تنیدگی آنها، عکسی از پدیده را ثبت کرد.

به گفته محققان درهم تنیدگی کوانتومی یکی از ستون‌های اصلی مکانیک کوانتومی به وجود می‌آید و در حوزه‌های رایانش کوانتومی و رمزنگاری کاربرد دارد. اما تاکنون هیچکس نتوانسته بود از این رویداد عکاسی کند.

توضیح مختصری پیرامون درهم‌تنیدگی کوانتومی

SPDC figure.png

در هم تنیدگی کوانتومی می‌گوید «در سامانه‌های مرکب با وضعیت‌هایی مواجه می‌شویم که در آن اجزای سامانه دارای هیچ ویژگی نیستند بلکه فقط سامانهٔ کل دارای دسته‌ای از ویژگی‌ها است.» به زبان ساده و به عنوان اولین مثال تاریخی، درهم‌تنیدگی جفت شدن خواص مکانیکی دو ذره است، ذراتی که پیش تر با یکدیگر در اندرکنش بوده و سپس از یک دیگر جدا شده‌اند. در هم تنیدگی برای ذراتی همچونفوتونها، الکترونها و حتی مولکول‌ها رخ می‌دهد. این اندرکنش فیزیکی مربوط به خواصی نظیر مکان،تکانه، اسپین و قطبش و… است به گونه‌ای که با تعیین هر یک از خواص برای یکی از دو ذره همان خاصیت در دیگری تعیین می‌شود. به عبارت دیگر هر یک از ذرات جفت شده به خوبی توسط حالت کوانتومی مشابه توصیف می‌شوند.پس از ارائه مکانیک کوانتومی در سالهای ۲۴–۱۳۲۳ (۲۵–۱۹۲۶ م) و ارائه تعبیر آماری این فرمالیزم، آلبرت اینشتین به معارضه با برخی از مهمترین مبانی تعبیری این نظریه پرداخت،[۱]وی حدود ۱۰ سال بعد طی مقاله‌ای مشترک با بوریس پودولسکی و نیتان روزن تحت عنوان ” آیا توصیف واقعیت توسط مکانیک کوانتومی کامل است؟ ” کوشید نقص مکانیک کوانتومی را به کمک استدلالی که بعداً تناقض نمای (پارادوکس) EPR نام گرفت، نشان دهد. در این مقاله آمده بود:

متن جایگزین

سرخط مطلبی دربارهٔ مقاله EPR در روزنامه New York Times به تاریخ چهارم می ۱۹۳۵

“بنابراین مجبوریم چنین نتیجه‌گیری کنیم که توصیف مکانیک کوانتومی از واقعیت فیزیکی توسط توابع موج، کامل نمی‌باشد.[۲]

با این حال طی آن مقاله نه تنها واژه درهم تنیدگی ساخته و پیشنهاد نشده بود بلکه ایشان خواص ویژه این وضعیت را نیز تعمیم نداده بودند. پس از انتشار مقاله EPR، اروین شرودینگر برای نخستین بار در نامه‌ای که برای اینشتین می‌نویسد از واژه درهم‌تنیدگی (Verschränkung) برای توصیف بستگی دو ذره که موقتاً با یکدیگر در اندرکنش بوده و سپس جدا شده‌اند استفاده کرد. شرودینگراهمیت EPR را در آن می‌دید که انحراف مکانیک کوانتومی از موازین ذهن کلاسیک نشان می‌داد. وی همچون اینشتین با مفهوم درهم تنیدگی مخالف بود چرا که آشکارا نظریه نسبیت را که در آنسرعت نور، بیشینه سرعت انتقال اطلاعات بود را به چالش می‌کشید. اینشتین بعدها درهم تنیدگی را تأثیر از فاصله شبح وار نامید و به این ترتیب آن را به سخره گرفت.مقاله EPR چنان برای فیزیکدانان جذاب بود که موجب بحثی دامنه‌دار دربارهٔ اصول مکانیک کوانتومی شد، تأثیری که تا به حال کمتر دیده شده‌است. با این حال برخلاف جذابیت EPR، نقطه ضعف استدلال آن تا سال ۱۳۴۶ (۱۹۶۴ میلادی) آشکار نشد. در آن سال جان استوارت بلاثبات کرد که یکی از فرضیات کلیدی موجود در EPR، یعنی اصل جایگزیدگی، با نظریه کوانتوم در تضاد بوده‌است.

بر اساس تفسیر کپنهاگی از مکانیک کوانتومی، حالت دو ذره جفت شده تا زمان مشاهده نامعین باقی می‌ماند. با انجام اندازه‌گیری یکی از کمیت‌های جفت شده ذره اول معین می‌شود، این امر موجب می‌شود بی‌درنگ مقدار متناظر در ذره دوم مشخص گردد. به عبارت دیگر اگر دو سیستم یک بار با هم اندرکنش داشته و سپس از هم جدا شوند، اندازه‌گیری روی یکی از آن‌ها تأثیری آنی در حالت دیگری ایجاد می‌کند، حتی اگر این دو ذره خیلی از هم دور شده باشند. به‌طور مثال با مشخص شدن اینکه اسپین یکی از ذرات ساعتگرد است، اسپین ذره دوم بی‌درنگ به حالت پادساعتگرد می‌رود. ارتباط دو ذره توسط این پدیده تا امروز در فواصل چند ده متر (در آزمایشگاه) تا صدها کیلومتر آزموده شده است.