المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 شبح کوانتمي: بخش اول
شبح کوانتمي: بخش اولزنگ تفريح فيزيك
شبح‌واري کوانتومي، از آخرين مانع آزمايشگاهي با موفقيت عبور کرد.
Quantum Entaglement , Quantum Spookie


 


اين آزمايش، «روزنه‌هاي» (Loopholes) ديده شده در مشاهده‌هاي قبلي کنش از راه دور را مسدود مي‌کند، پديده‌اي که برخلاف عقيده‌ي آينشتاين است و مي‌تواند کدگذاري داده‌ها را امن‌تر کند.
روزي که دقيق‌ترين آزمايش تاريخ کوانتوم انجام شد، روز بدي براي آينشتاين و هکرها بود! در اين آزمايش اثبات شد که عملکرد شبح‌وار (Spookie) در فاصله‌هاي دور در دنياي کوانتوم صحت دارد.‌ يعني اثر گذاري ‌يک جسم روي جسم ديگر، بلافاصله و همزمان،‌ يکي از ويژگي‌هاي ذاتي جهان کوانتومي ‌است.


برخي فيزيکدان‌ها عقيده دارند اين آزمايش که در هلند انجام شده، آخرين ميخ را محکم بر تابوت نظريه‌هاي مختلف مدل اتمي‌ جهان که ساده‌تر و قابل فهم‌تر از نظريه‌ي کوانتوم بودند کوبيده است. همچنين اجراي اين آزمايش باعث شده مهندسين کوانتوم بتوانند مجموعه‌ي تازه‌اي از رمزنگاري‌ها (Cryptography) را با بالاترين ضريب امنيت توسعه دهند. 
نيکولاس گيزين (Nicolas Gisin)، فيزيکدان کوانتومي ‌دانشگاه ژنو در کشور سوئيس مي‌گويد: «اين آزمايش از ديدگاه عملي حقيقتاً تاريخ ساز و پراهميت است.»

 

 

 

اشتباه آينشتاين:
در مکانيک کوانتومي ‌اجسام مي‌توانند به طور همزمان در چند حالت ظاهر شوند. براي مثال،‌يک اتم مي‌تواند در‌يک لحظه در دو مکان باشد ‌يا در دو جهت مخالف بچرخد. اقدام به اندازه‌گيري ويژگي‌هاي‌ يک جسم، باعث تغيير ناگهاني حالت تعريف شده‌ي آن مي‌شود. علاوه بر اين، خصوصيات اجسام مختلف مي‌توانند در هم تنيده شوند. ‌يعني حالت‌هاي آن‌ها به هم متصل مي‌شود. به عنوان مثال، هنگامي ‌که‌ يکي از ويژگي‌هاي ‌يک جسم اندازه‌گيري شود، آن ويژگي براي اجسامي ‌که با آن شي در ارتباط هستند، به نظم در مي‌آيد.


آينشتاين اين ايده را رد مي‌کرد، زيرا به نظر مي‌رسيد پديده‌اي شبح‌گونه اين اثرگذاري را بلافاصله در ميان ذره‌ها، حتي آن‌هايي که در فواصل دور از هم قرار داشتند، منتقل مي‌کرد. در واقع اين ايده مخالف عقيده‌ي آينشتاين بود که مي‌گفت هيچ چيز نمي‌تواند سريع‌تر از نور حرکت کند. او بيان کرد که ذره‌هاي کوانتومي ‌قبل از اندازه‌گيري خواص تعيين شده‌اي دارند و آن‌ها را «متغيرهاي پنهان» (Invisible Variables) ناميد. او معتقد بود که اگرچه اين متغيرهاي پنهان قابل دسترسي نيستند، اما مي‌توانند برنامه‌ي پيش‌فرضي را پياده کنند که ذره‌هاي در هم تنيده شده را در مسيرهاي مناسب در ارتباط با‌يکديگر قرار مي‌دهند.


در دهه‌ي 1960، فيزيکدان ايرلندي جان بل (John Bell)،  آزمايشي را پيشنهاد کرد که ميان متغيرهاي پنهان آينشتاين و تفسير شبح‌وار مکانيک کونتومي ‌تمايز ايجاد مي‌کند. بل از راه محاسبه به اين نتيجه رسيد که متغيرهاي پنهان فقط مي‌توانند تا حد معيني در هم تنيدگي (Entanglement) اجسام با هم را توضيح دهند. اگر آزمايش‌ها فراتر از اين حد تنيدگي را نشان دهند، مي‌توان نتيجه گرفت که مدل آينشتاين اشتباه است.

 

 


اولين آزمايش بل در سال 1981 توسط گروه آلن اسپکت (Alain Aspect’s team) در مؤسسه‌ي اپتيک در کشور فرانسه اجرا شد. پس از اين تاريخ، آزمايش‌هاي بسياري طراحي و اجرا شده است. اما همگي اين آزمايش‌ها با وجودي که نشان از برتري مدل شبح‌واري کوانتومي ‌داشتند، خالي از ايراد و نقطه ضعف نبودند. به همين دليل دانشمندان هرگز نمي‌توانستند ادعا کنند که مدل متغيرهاي پنهان آينشتاين کاملاً اشتباه است و بايد براي هميشه آن را فراموش کرد.

 

آزمايش‌هايي که در آن‌ها از فوتون‌هاي در هم تنيده استفاده ميشد، اشکال‌هايي داشتند. مهم‌ترين ايراد اين بود که همه‌ي فوتون‌هاي در هم تنيده‌ي توليد شده رصد نمي‌شدند. حتي در برخي از آزمايش‌ها تا هشتاد درصد از فوتون‌ها غيرقابل رصد و در نتيجه از دست رفته بودند. بنابراين آزمايش‌گران مجبور بودند فرض کنند که ويژگي‌هاي فوتون‌هايي که آنها مي‌توانند ببينند، نماينده‌ي ويژگي‌هاي کُل مجموعه است.

 


آزمايشگران براي گريز از مشکل رديابي نشدن فوتون‌ها، از ذره‌هاي ديگري استفاده مي‌کنند که پيگيري رفتارهاي آن‌ها آسان‌تر باشد، مانند اتم‌ها. اما جداسازي اتم‌هاي دور از‌ يکديگر بدون از بين بردن قيد آن‌ها کار دشواري است. اين پديده باعث باز شدن «روزنه‌ي ارتباطي» مي‌شود. اگر دو اتم تا حد زيادي به هم نزديک باشند، در اين صورت با توجه به اصول رياضي، اندازه‌گيري‌هايي که روي‌ يک اتم انجام مي‌شود، روي اتم ديگر نيز اثر مي‌گذارد، بدون اينکه اصل محدوديت سرعت نور را نقض کند.


ادامه‌ي مطلب...

 


منبع:


Nature

 

منابع مفيد:


تله پورت


انتقال به راه دور


کامپيوترهاي کوانتمي


رمزنگاري کوانتمي-۱


رمزنگاري کوانتمي-۲


رمزنگاري کوانتمي-۳


Quantum Entaglemnet


Phys.org


NYTimes


Hidden Variables


HV or Sub-Quantum Theories


Wolfram Research


Swiss Quantum


Los Alamos

کوانتم به زبان ساده


الکتروديناميک کوانتمي


فوتون


اصل عدم قطعيت هايزنبرگ

 

1394/6/2لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1106
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1106