ارتباط دو فوتون از ورای زمان

شگفتی جدید در فیزیک کوانتوم

می دانید که فیزیک کوانتوم شاخه ای عجیب و غریب از علم است، ولی قطار دانش مدام ما را در سرزمین عجایب جلوتر می برد. این بار تیمی از دانشمندان،

کد خبر: ۲۰۰۵۷

تاریخ: ۱۷ خرداد ۱۳۹۲ - ۲۰:۲۵

از در هم تنیدگی کوانتومیاستفاده کرده اند تا به دو فوتون "که هرگز در یک زمان وجود نداشته اند" امکان برقراری ارتباط با یکدیگر را بدهند. وقتی می نویسیم "ارتباط دو فوتون از ورای زمان" یعنی مدتی پس از نابودی اولی، دومی به وجود آمده و هرگز هم زمان در دنیا نبوده اند. اما داستان چیست؟

در هم تنیدگی کوانتومی یک پدیده قدیمی و رازآلود با این معنا است که برخی ذرات، مثل فوتون ها و الکترون ها، می توانند "یک بار" بر همدیگر اثر متقابل بگذارند ولی همچنان حتی پس از جدایی، کیفیت هایی نظیر چرخش یا قطبی شدگی شان مشترک باشد و "با تغییر حالت یکی، دیگری نیز تغییر کند." این چیزی بود که باعث شد اینشتین به ایده "رفتار شبح وار در فاصله فیزیکی" اشاره کند، زیرا تغییرات در یک نقطه بلافاصله در نقطه دیگر بروز می یافتند.

اما در این پژوهش جدید دانشمندان پا را فراتر گذاشته اند و جفت فوتونی را خلق کرده اند که در فضا (مکان) با یکدیگر در هم تنیدگی نداشته اند، بلکه تنها در زمان چنین بوده اند. البته در واقعیت، این فرآیند نه از 2 که از 4 فوتون تشکیل شده.

تیم پژوهشی ابتدا با استفاده از لیزر، 2 فوتون را در هم تنیدند -که آنها را P1  و P2 نامگذاری می کنیم. سپس میزان پولاریزاسیون P1 را اندازه گرفته و آن را نابوده کردند. در گام بعد جفت فوتون دوم یعنی P3 و P4 خلق و از هم جدا شدند. سپس P2  (از مرحله اول) با P3 در هم تنیده گردید و در ادامه آن طور که تیم تحقیقاتی می گوید، مشخص شد که P4 از خودش در هم تنیدگی رفتاری مشابه با P1 را بروز می دهد و این در حالی بود که این دو هرگز همزمان وجود نداشته اند.

محققین این پروژه در این باره چنین توضیح داده اند:

در سناریویی که ما در اینجا داشتیم، سنجش ویژگی های فوتون آخر بر روی توصیف فیزیکی فوتون اول تاثیر گذاشت، حتی قبل از اینکه فوتون آخر وجود داشته باشد. "این رفتار شبح وار" نشان از الگو گرفتن آن، از گذشته سیستم دارد. دیدگاه دیگری که می توان داشت این است که سنجش اولین فوتون، بی درنگ ویژگی های فوتون آخر را تعیین می کند که در این مورد، فعالیت مورد نظر مربوط به آینده بخشی از سیستم است که حتی هنوز خلق هم نشده.
این اولین بار است که دانشمندان در عمل نشان می دهند که فعالیت های کوانتومی در فاصله ای نسبت به هم، نه فاصله مکانی بلکه حتی فاصله زمانی نیز قابل انتقال هستند. البته هنوز واقعاً روشن نیست که چنین دستاوردی یعنی مراوده فوتون ها از ورای سنگ قبر (!) به چه کار خواهد آمد ولی این، چیزی از شگفت انگیز بودن یافته جدید کم نمی کند.

توضیح در هم تنیدگی کوانتومی: در این مبحث، خواص مکانیکی دو ذره که با هم در اندرکنش بوده و سپس جدا شده اند، با هم جفت می شود. به این صورت با ایجاد تغییر فیزیکی در یکی، دیگری نیز حتی در فاصله ای دور دچار تغییر حالت می شود. حالا در این آزمایش و کشف جدید، ذره اول پیش از به وجود آمدن ذره دوم از بین رفته ولی سنجش صورت گرفته بر روی ذره اول (که نابود شده) اثر خودش را روی حالت ذره دوم نشان می دهد!

برای درک بهتر موضوع به این توضیح توجه نمایید:

بر اساس تفسیر کپنهاگی از مکانیک کوانتومی، حالت دو ذره جفت شده تا زمان مشاهده نامعین باقی می‌ماند. با انجام اندازه گیری یکی از کمیت‌های جفت شده ذره اول معین می‌شود، این امر موجب می‌شود بی درنگ 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، اندازه گیری روی یکی از آن ها تاثیری آنی در حالت دیگری ایجاد می کند، حتی اگر این دو ذره خیلی از هم دور شده باشند. به طور مثال با مشخص شدن اینکه اسپین یکی از ذرات ساعتگرد است، اسپین ذره دوم بی درنگ به حالت پادساعتگرد می‌رود.

--برگرفته از ویکی پدیا