درهم‌تنیدگی کوانتومی

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 -به دلیل دارا بودن ویژگی درهم‌تنیدگی- مشاهده اولین ذره منجر به تغییر آنی ذره دوم می‌گردد. در هم تنیدگی برای ذراتی همچون فوتونها، 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. به زبان دیگر ذرات کوانتومی جدا از هم، می‌توانند خصوصیات مشترکی داشته و مانند یک جسم واحد رفتار کنند. به عنوان مثال، این رفتار در هم تنیده انتقال داده بین دو ذره را میسر می سازد. همان طور که بالاتر عنوان شد در هم تنیدگی کوانتومی، بین ذرات پر جرم تر از جمله اتم های مجزا نیز می تواند رخ دهد.

تاریخچه

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،[1] 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:

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.[2]

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. شرودینگر اهمیت 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 آن سرعت 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 بل اثبات کرد که یکی از فرضیات کلیدی موجود در EPR، یعنی اصل جایگزیدگی، با نظریه کوانتوم در تضاد بوده‌است.


ایران در ششم بهمن ماه سال ۱۳۹۹ آزمایش در همتنیدگی کوانتومی (انتقال امن کوانتومی فوتون ها)را میان ساختمان فناوری های کوانتومی و برج میلاد ۱۶۵۰ متر انجام داد.

چیستی

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.


کاربردها

از پدیده درهم‌تنیدگی در انتقال داده، رمزنگاری کوانتومی و رایانش کوانتومی استفاده میگردد.

نخستین درهم تنیدگی قابل مشاهده[3]

گروه «فیزیک طبیعت» به سرپرستی پروفسور یوجین پولزیک[4] از دانشگاه کپنهاگ گزارش داده که یک غشای نیترید سیلیکون مرتعش به عرض یک میلی‌متر و ابر یک میلیارد اتم را درهم‌تنیده کرده است. پولزیک همانند آزمایش‌های قبلی، ابر اتمی را در یک میدان مغناطیسی قرار داد و با استفاده از نور عبوری از ابر،نوسان‌گر را درهم‌تنید.

موارد مرتبط

منابع :
  1. مهدی گلشنی، "تحلیلی از دیدگاه‌های فلسفی فیزیکدانان معاصر"، 1385
  2. ااینشتین، آلبرت؛ پودولسکی، بوریس؛ روزن، نیتان (می ۱۹۳۵). «?Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete». فیزیکال ریویو (۴۷): ۷۷۷–۷۸۰.
  3. www.chronos-farsi.com (9/10/2020). «آزمایش نخستین د هم تنیدگی قابل مشاهده». تاریخ وارد شده در |تاریخ= را بررسی کنید (کمک)
  4. «یوجین پولزیک کیست».
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.