خب، بذار یه خبر عجیب و هیجان‌انگیز دنیای فیزیک رو برات تعریف کنم که حتی بعضی دانشمندها رو هم گیج کرده! همیشه اگه حرف از دنیای کوانتوم باشه، همه درباره دو تا پدیده حرف می‌زنن: یکی درهم‌تنیدگی یا همون Entanglement (یعنی دو ذره طوری به هم وصل باشن که هر چقدر هم از هم دور باشن، بازم انگار از حال هم خبر دارن – اینو خود اینشتین گفته بود «کنش شبح‌وار از دور»!)
تا الان فکر می‌کردیم فقط با همین درهم‌تنیدگی میشه آزمایش پیچیده بل (Bell test) رو رد کرد؛ اینم بگم، آزمایش بل یکی از کارهای اساسی تو دنیای فیزیک کوانتومه که حدود ۶۰ سال پیش یه فیزیکدان به اسم جان بل طراحی‌اش کرد تا بفهمه واقعاً جهان عادیه یا داستان‌های کوانتومی عجیبه! توی این تست، بررسی می‌کنن که آیا ذرات می‌تونن بدون رابطه کلاسیک، روی هم تاثیر بذارن یا نه.
حالا اخیراً یه تیم چینی داستان رو پیچیده‌تر کردن! اومدن و نشون دادن که میشه بدون استفاده از ذرات درهم‌تنیده، باز هم Bell test رو رد کرد! یعنی فوتون‌هایی ساختن (فوتون همون ذره نور هست)، که با وجود اینکه اصلاً درهم‌تنیده نبودن، باز هم انگار بهم وصل بودن. چی؟ چطور ممکنه اصلاً؟
توی آزمایششون اومدن به جای داشتن یه جفت فوتون درهم‌تنیده، از چهار تا کریستال مخصوص استفاده کردن. هر کریستال با نور لیزر که بهش می‌تابید، یه جفت فوتون درست می‌کرد که مثلاً ویژگی‌هایی مثل پولاریزاسیون (همون جهت نوسان موج نور – مثل اینکه موج به کدوم طرف می‌جنبه!) و فاز (یعنی موقعیتش توی فضا و زمان) داشتن.
بعد این فوتون‌ها رو فرستادن توی یه مسیر پر از وسایل نوری و انواع عدسی و نیم‌پراکن‌ها (Beam Splitter یعنی وسیله‌ای که نور رو به چند مسیر تقسیم میکنه) تا برسن به دو تا آشکارساز باحال با اسم‌های همیشگی «آلیس» و «باب» (اسم‌هایی که توی فیزیک کوانتوم زیاد استفاده میشن برای طرفین آزمایش!). توی حالت عادی، آلیس و باب هر کدوم یکی از دو فوتون درهم‌تنیده رو اندازه‌گیری می‌کنن، اما اینجا عمداً جوری چینش کردن که اصلاً درهم‌تنیدگی ایجاد نشه. حتی کلی ابزار اضافه گذاشتن تا خدای نکرده هیچ ارتباط مخفی‌ای مثل بسامد یا سرعت بین فوتون‌ها پیش نیاد!
حالا اتفاق جالب اینجاست: با وجود همه‌ی این کارها، وقتی داده‌ها رو وارد فرمول معروف Bell کردن و اون نامساوی‌هاش رو که فقط برای اثرات غیرمحلی (Non-locality یعنی همون وقتی که ذره‌ها انگار از راه دور، بی‌واسطه روی هم تاثیر میذارن) در نظر می‌گیرن، دیدن اون اثر غیرمحلی وجود داره! یعنی فوتون‌ها انگار داشتن مثل نمونه‌های درهم‌تنیده رفتار می‌کردن، بدون اینکه هیچ درهم‌تنیدگی‌ای در بین باشه!
خب پس قضیه چیه؟ نویسندگان آزمایش میگن راز کار توی ویژگی کمترشناخته شده‌ای به اسم «نابسندگی از مسیر» یا Indistinguishability by path identity پنهانه. یعنی چی؟ یعنی نمی‌تونی تشخیص بدی هر فوتونی اساساً از کدوم کریستال اومده. مسیرها کاملاً با هم قاطی شدن و راه هر فوتون با اون یکی یکی شده – کاملاً غیرقابل تشخیص. پس انگار فوتون‌ها «خاصیت فردی‌شون» رو از دست دادن و به خاطر همین، همین نابسندگی باعث شد اون رفتار غیرمحلی ظاهر بشه! یعنی این بار به جای Entanglement، نابسندگی تونسته نقش اصلی رو بازی کنه.
حالا چرا این موضوع مهمه؟ فکر کن اگه به جای دردسرهای ساختن فوتون‌های درهم‌تنیده، بشه با ابزار آسون‌تری همین اثرات غیرمحلی رو ساخت! شاید روزی بتونیم کامپیوترهای کوانتومی یا سیستم‌های کوانتومی ساده‌تر و ارزون‌تر بسازیم.
البته همیشه تو این چیزا چند تا اما و اگر هم هست. مثلاً بعضی فیزیکدان‌ها میگن تو این آزمایش از روشی به اسم Post-selection استفاده شده – یعنی فقط یه سری از نتیجه‌ها رو حساب کردن که شرط‌های خاصی داشتن. این کار ممکنه اثرا رو بزرگ‌تر نشون بده و واقعاً اون قدر که فکر می‌کنیم خبر مهمی نباشه. یا حتی شاید یه جایی تو بخش‌های دیگه آزمایش ــ مثلاً در سطح میدان‌های کوانتومی ــ هنوز ردپای درهم‌تنیدگی وجود داره که بچه‌ها متوجه‌اش نشدن.
برای همین خود محقق‌ها گفتن دارن روی نسخه بعدی آزمایش کار می‌کنن تا همین Post-selection رو هم حذف کنن و تعداد فوتون‌ها رو زیادتر کنن. اگه موفق بشن، این می‌تونه یه پیشرفت حسابی توی درک ما از پایه‌های کوانتوم باشه.
در نهایت مقاله‌اشون رو هم تو مجله معروف Science Advances چاپ کردن و خیلی‌ها رو به فکر انداختن که شاید باید بعضی عقاید قدیمی درباره غیرمحلی بودن و درهم‌تنیدگی رو بازبینی کنیم!
خلاصه، دنیای فیزیک کوانتومی همیشه سورپرایز جدیدی داره! همین الانشم معلوم نیست دقیقاً کی و چی با کی ارتباط داره؛ ممکنه فردا باز یه چیزی کشف کنن که همه معادلات رو بریزه به هم!
منبع: +
