التشابك الكمي هو ارتباط جسيمين أو كائنين ، على الرغم من أنهما قد يكونان متباعدين – فإن خصائص كل منهما مرتبطة بطريقة غير ممكنة بموجب قواعد الفيزياء الكلاسيكية.
إنها ظاهرة غريبة يصفها أينشتاين بأنها “عمل مخيف عن بعد“، ولكن غرابتها هي ما يجعلها رائعة جدًا للعلماء دراسة 2021الكم تشابك تمت ملاحظتها وتسجيلها مباشرة على مقياس عياني – مقياس أكبر بكثير من الجسيمات دون الذرية المرتبطة عادةً بالتشابك.
لا تزال الأبعاد المتضمنة صغيرة جدًا من وجهة نظرنا – تضمنت التجارب براميل ألمنيوم صغيرة بخمس عرض شعرة الإنسان – لكنها ضخمة للغاية في عالم فيزياء الكم.
“إذا قمت بتحليل بيانات الموضع والزخم للطبلين بشكل مستقل ، فسيبدو كل منهما ساخنًا تمامًا ،” يقول الفيزيائي جون تيوفيلمن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في الولايات المتحدة العام الماضي.
“ولكن بالنظر إليهما معًا ، يمكننا أن نرى أن ما يشبه الحركة العشوائية لطبل واحد يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالأخر ، بطريقة لا يمكن تحقيقها إلا من خلال تشابك الكم. “
على الرغم من أنه لا يوجد ما يقال بأن التشابك الكمي لا يمكن أن يحدث مع الأجسام العيانية ، فقد كان يُعتقد سابقًا أن التأثيرات لم تكن ملحوظة على المقاييس الأكبر – أو ربما كان المقياس العياني محكومًا بمجموعة أخرى من القواعد.
تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الأمر ليس كذلك. في الواقع ، تنطبق نفس القواعد الكمية هنا أيضًا ويمكن أيضًا ملاحظتها. اهتز الباحثون أغشية الأسطوانة الصغيرة باستخدام فوتونات الميكروويف وأبقوها في حالة متزامنة من حيث الموقع والسرعة.
لتجنب التداخل الخارجي ، وهي مشكلة شائعة مع الحالات الكمية ، تم تبريد البراميل وتشابكها وقياسها في مراحل منفصلة داخل حاوية مبردة بالتبريد. يتم بعد ذلك ترميز حالات الأسطوانة في مجال ميكروويف منعكس يعمل بشكل مشابه 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 بشكل حتمي وليس عشوائيًا.
في سلسلة من التجارب ذات الصلة ولكن المتميزةأظهر الباحثون الذين يعملون أيضًا مع الطبول العيانية (أو المذبذبات) في حالة التشابك الكمي كيف يمكن قياس موضع وزخم كلا الطبول في نفس الوقت.
“في عملنا ، تُظهر رؤوس الطبلة حركة كمومية جماعية ،” تقول الفيزيائية لور مرسييه دي ليبينايمن جامعة آلتو في فنلندا. “تهتز البراميل في الطور المعاكس 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 البراميل إذا تم التعامل مع الطبلين ككيان ميكانيكي كم واحد.”
ما يجعل العناوين الرئيسية هو أنها تنتشر مبدأ عدم اليقين هايزنبرغ – فكرة أن الموقع 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 ردود الفعل الكم.
بالإضافة إلى دعم الدراسة الأخرى من خلال إظهار التشابك الكمي العياني ، يستخدم هذا البحث المعين هذا التشابك لتجنب إجراء التغذية الراجعة الكمومية – بشكل أساسي دراسة الخط الفاصل بين الفيزياء الكلاسيكية (حيث ينطبق مبدأ عدم اليقين) والفيزياء الكمومية (حيث لا تظهر).
يتعلق أحد التطبيقات المستقبلية المحتملة لمجموعتي النتائج بالشبكات 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 تعليق على البحث المنشور في ذلك الوقت.
الاثنين أول و ال ثانيا تم نشر الدراسة في العلم.
نُشرت نسخة من هذه المقالة لأول مرة في مايو 2021.
