تمت الآن ملاحظة التشابك الكمومي بشكل مباشر على المقياس العياني: ScienceAlert

التشابك الكمي هو ربط جسيمين أو كائنين معًا ، على الرغم من أنهما قد يكونان متباعدين – ترتبط خصائص كل منهما بطريقة غير ممكنة بموجب قواعد الفيزياء الكلاسيكية.

إنها ظاهرة غريبة وصفها أينشتاين بأنها “عمل مخيف عن بعد“، ولكن غرابتها هي ما يجعلها رائعة جدًا للعلماء دراسة 2021الكم تشابك تمت ملاحظتها وتسجيلها بشكل مباشر على المقياس العياني – وهو مقياس أكبر بكثير من الجسيمات دون الذرية المرتبطة عادةً بالتشابك.

الأبعاد المتضمنة لا تزال صغيرة جدًا من منظورنا – تضمنت التجارب براميل ألمنيوم صغيرتين بخُمس عرض شعرة الإنسان – لكن في عالم فيزياء الكم ، إنها ضخمة للغاية.

“إذا قمت بتحليل بيانات الموقع والزخم للطبلتين بشكل مستقل ، فستبدو كل واحدة منهما ساخنة ،” قال الفيزيائي جون تيوفيل، من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في الولايات المتحدة ، العام الماضي.

“ولكن بالنظر إليهما معًا ، يمكننا أن نرى أن ما يشبه الحركة العشوائية لطبلة واحدة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالأخرى ، بطريقة لا يمكن تحقيقها إلا من خلال تشابك الكم. “

في حين أنه لا يوجد ما يمكن قوله أن التشابك الكمي لا يمكن أن يحدث مع الأجسام العيانية ، قبل ذلك كان يُعتقد أن التأثيرات لم تكن ملحوظة على نطاقات أكبر – أو ربما أن المقياس العياني تحكمه مجموعة أخرى من القواعد.

تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الأمر ليس كذلك. في الواقع ، تنطبق نفس القواعد الكمية هنا أيضًا ، ويمكن رؤيتها أيضًا. اهتز الباحثون أغشية الأسطوانة الصغيرة باستخدام فوتونات الميكروويف وأبقوها في حالة متزامنة من حيث موقعها وسرعاتها.

لمنع التداخل الخارجي ، وهي مشكلة شائعة مع الحالات الكمية ، تم تبريد البراميل وتشابكها وقياسها في مراحل منفصلة أثناء وجودها داخل حاوية مبردة. يتم بعد ذلك ترميز حالات البراميل في مجال ميكروويف منعكس يعمل بطريقة مشابهة للرادار.

أفادت الدراسات السابقة أيضًا عن التشابك الكمي العياني ، لكن بحث 2021 ذهب إلى أبعد من ذلك: تم تسجيل جميع القياسات اللازمة بدلاً من استنتاجها ، وتم إنشاء التشابك بطريقة حتمية وغير عشوائية.

في سلسلة تجارب متصلة ولكن منفصلة، أظهر الباحثون الذين يعملون أيضًا مع براميل عيانية (أو مذبذبات) في حالة التشابك الكمي كيف يمكن قياس موضع وزخم طبلتي الطبول في نفس الوقت.

“في عملنا ، تُظهر رؤوس الطبلة حركة كمومية جماعية ،” قالت الفيزيائية لور مرسييه دي ليبينايمن جامعة آلتو في فنلندا. “تهتز البراميل في مرحلة معاكسة لبعضها البعض ، بحيث عندما يكون أحدهما في الموضع النهائي لدورة الاهتزاز ، يكون الآخر في الوضع المعاكس في نفس الوقت.”

“في هذه الحالة ، يتم إلغاء عدم اليقين الكمي لحركة الطبول إذا تم التعامل مع الطبلين ككيان ميكانيكي كم واحد.”

ما يجعل هذا الخبر الرئيسي هو أنه يتجول مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ – فكرة أن الموضع والزخم لا يمكن قياسهما بشكل مثالي في نفس الوقت. ينص المبدأ على أن تسجيل أي قياس سوف يتداخل مع الآخر من خلال عملية تسمى عمل العودة الكم.

بالإضافة إلى دعم الدراسة الأخرى في إظهار التشابك الكمي العياني ، يستخدم هذا البحث المعين هذا التشابك لتجنب الإجراء الكمي الخلفي – بشكل أساسي التحقيق في الخط الفاصل بين الفيزياء الكلاسيكية (حيث ينطبق مبدأ عدم اليقين) والفيزياء الكمومية (حيث لا يوجد الآن. يبدو أن).

أحد التطبيقات المستقبلية المحتملة لمجموعتي النتائج هو في الشبكات الكمية – القدرة على معالجة الكائنات وتشابكها على نطاق مجهري حتى تتمكن من تشغيل شبكات اتصالات الجيل التالي.

كتب الفيزيائيان Hoi-Kwan Lau و Aashish Clerk ، اللذان لم يشاركا في الدراسات ، في تعليقًا على البحث المنشور في ذلك الوقت.

كلا ال أول و ال ثانيا تم نشر الدراسة في علوم.

نُشرت نسخة من هذه المقالة لأول مرة في مايو 2021.