انتقال انرژی خورشیدی و یا داده ها به گونه ای مشابه گذر از لابیرنت و یافتن مسیر صحیح و کوتاه است.
پژوهشگران دانشگاههای فلورانس، ساپنتزای رم و نیز موسسه تحقیقاتی فوتونیک و نانوتکنولوژی میلان در مقاله ای که به تازگی در مجله Nature Communications انتشار یافته است به بیان جزئیاتی درباره آزمایش خود بر یک صفحه هزارتو و نتایج بدست آمده از آن می پردازند. این محققین طی آزمایش صورت گرفته، دریافته اند که به یاری فیزیک کوانتوم می توان سرعت انتقال نور را بیش از پیش افزایش داد.
یافتن کوتاهترین و سریعترین مسیر برای خروج از یک لابیرنت همواره یکی از جذابترین مشغولیات ذهنی بشر بوده است. نخستین مسئله در یک هزار تو یافتن مسیر خروج است که پژوهشگران به یاری فوتونیک، زیست شناسی کوانتومی و اطلاعات کوانتومی توانسته اند به نتایجی در این خصوص دست یازند.
مشاهده تاثیرات تداخل نور و یا به عبارت دقیق تر برهم نهی امواج، رفتارهای اجسام میکروسکوپی کوانتومی و نیز صدای واهمدوسی، این امکان را برای محققین فراهم آورد تا بر یکی از عمده ترین موانع ساخت رایانه های کوانتومی فائق آیند.
سرپرست این پروژه فیلیپو کاروزُ، پژوهشگر دپارتمان فیزیک و کیهانشناسی دانشگاه فلورانس و نیز محقق آزمایشگاه کاربردی طیف سنجی اروپا در این خصوص می گوید:« طبق نظریه های علم زیست شناسی کوانتومی در بسیاری از پدیده های طبیعی از جمله: فوتوسنتز، حس بویایی و پرواز و جهت یابی پرندگان، هم برهم نهی صورت می گیرد و هم واهمدوسی. این بدین معنی است که در این پدیده ها هم فیزیک کوانتوم دخیل است و هم و فیزیک کلاسیک. همین دیدگاه نقطه آغازی بود برای شبیه سازی و طراحی این پروژه.»
ادقام قوانین دو علم فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی آن هم بر اساس نظریات زیست شناسی کوانتومی منجر به دست یابی نتایجی شد که می تواند در علم پزشکی نیز کاربرد بسزایی داشته باشد.
روبرتو اُزِلّامه، پژوهشگر موسسه تحقیقاتی فوتونیک و نانوتکنولوژی میلان درباره ی طراحی و چگونگی دست یابی به این نتایج می گوید:«این نتیجه، حاصل یک آزمایش عملی است. به این ترتیب که به کمک یک مدار فوتونیکی یک لابرینت تهیه شد. مدار فوتونیکی نیز به نوبه ی خود متشکل بود از فیبرهای اُبتیکی که در داخل یک بلور طراحی شده بودند. واهمدوسی به وجود آمده حاصل یک شبیه سازی بود که از طریق "نوشتار" صورت گرفت. آنچه نقش گذرگر لابیرنت را در این آزمایش ایفا می کرد در واقع یک فوتون بود، حال آنکه سنسور کار گذاشته شده حکم درب خروجی را داشت.»
کاروزُ در ادامه می افزاید:«گذرگر لابیرنت در حین پیمودن مسیر خود قادر است به کمک اصل برهم نهی تمامی مسیرهای خروجی را رویت کرده و با استفاده از واهمدوسی بهترین و کوتاهترین مسیر خروجی را تشخیص دهد. این عملکرد تنها بر اساس اصل فیزیک کوانتوم قابل توجیه است. بدین صورت که فیزیک کوانتوم به گذرگر این امکان را می دهد که تمامی مسیرهای موجود را مشاهده کند، این در حالی است که صدا در انتخاب کوتاهترین مسیر به او یاری می رساند.»
چنانکه پیشتر ذکر شد فیزیک کوانتومی در وقوع بسیاری از پدیده های طبیعی نقش مهمی ایفا می کند، اما باید این نکته را در نظر داشت که وقوع این پدیده ها بدون حضور موانعی چون صدا امکان پذیر نیست.
فابیو شارینو، یکی از اساتید دپارتمان فیزیک دانشگاه ساپینتزا و نیز مدرسه مطالعات پیشترفته ی ساپینتزا در خاتمه ی مقاله اذعان می دارد: «این آزمایش اولین اثبات عملی "دورفرستی (انتقال) کوانتومی از طریق صدا" در سطوح هندسیِ پیچیده محسوب می شود. ما در این آزمایش بر آن شدیم تا بجای حذف مانع یا همان صدا از آن به عنوان ابزاری برای دست یابی به یک نتیجه مطلوب استفاده کنیم. این نتیجه دریچه ای است به سوی فناوری کوانتومی نوین، پدیده ای که چندی است کشورهای اروپایی عزم خود را برای گسترش آن جزم کرده اند. طی تصمیمات اخذ گردیده از سوی اتحادیه اروپا از سال ۲۰۱۸ میلادی سرمایه ای معادل یک میلیارد یورو به تحقیقات در این زمینه اختصاص خواهد یافت.»
این پژوهش پنج ساله که با حمایت European Research Council به سرانجام رسید حاصل ادقام دو پروژه تحت عنوانهای 3DQuest به سرپرستی فابیو شارینو و Marie-Curie Fellowship می باشد. گفتنی است وزارت علوم و تحقیقات ایتالیا نقش بسزایی در پیشتیانی از این پژوهش داشته است.
تصویر نمایانگر یک لابیرنت با تنها یک مسیر خروجی است. خروج از هزارتو به یاری تداخل امواج و به ویژه اصل واهمدوسی – که نتیجه ی اجتناب ناپذیر تماس هر جسم فیزیکی با محیط خارج است - بسیار سریع صورت می گیرد. این پدیده به وضوح نشان می دهد چرا گربه‌ی شرودینگر نمی تواند در یک زمان هم زنده باشد هم بی جان.
منبع:
منابع مفید: