ادامه‌ي بخش اول

مبادله‌ي درهم تنيدگي:
در آخرين مقاله‌اي که در مخزن قبل از انتشار ثبت نام شده و هنوز کارشناسي نشده است، گروهي به سرپرستي رونالد ‌هانسون (Ronald Hanson) از دانشگاه تکنولوژي دِلف (Delft University of Technology) اولين آزمايش بل را تشريح کرده و توضيح داده‌اند که اين آزمايش روزنه‌هاي ارتباطي و آشکار‌سازي را با هم ارائه مي‌دهد. اين گروه از‌ يک تکنيک به نام مبادله‌ي در هم تنيدگي استفاده کردند تا مزاياي استفاده از دو مفهوم نور و ماده را با هم ترکيب کنند.

محققان کار خود را با دو الکترون در هم تنيده نشده آغاز کردند که در کريستال‌هاي الماس در دو آزمايشگاه جداگانه‌ي دانشگاه دلفت‌نگه داري مي‌شدند. فاصله‌ي اين دو اتاق از‌يکديگر ۱.۳ کيلومتر بود. هر الکترون به طور تکي با‌يک فوتون در هم تنيده شده بود.  دو فوتون نيز به‌ يک نقطه‌ي سوم هدايت شدند. سپس دو فوتون با هم تنيده شدند و اين باعث شد که جفت‌هاي آن‌ها،‌يعني دو الکترون نيز با هم تنيدگي پيدا کنند.

اين تکنيک هميشه موفق نيست. اين گروه در مجموع موفق شدند در مدت نه روز ۲۴۵ جفت الکترون را با اين روش به هم پيوند دهند. اندازه‌گيري‌هاي اين گروه، از حد معين بل فراتر رفتند و به اين ترتيب نشان دادند که ديدگاه استاندارد کوانتومي ‌صحيح است. از طرف ديگر اين آزمايش در ‌يک لحظه دو در هم تنيدگي را ايجاد کرد. رصد الکترون‌هاي در هم تنيده براي آزمايش‌گران کار دشواري نبود، زيرا الکترون ذاتاً ذره‌اي است که به راحتي آشکارسازي مي‌شود. همچنين اين دو الکترون به اندازه‌ي کافي از‌يکديگر فاصله داشتند که بتوانند‌ يک در هم تنيدگي را ايجاد کنند. آنتون زيلينگر (Anton Zeilinger)، فيزيکدان مرکز علوم کوانتومي و تکنولوژي وين درباره‌ي آزمايش مبادله‌ي در هم تنيدگي مي‌گويد: «اين آزمايش واقعاً مبتکرانه و زيباست.»

آزمايشي که قرار است در سال ۲۰۱۶ ميلادي به انجام برسد.

متيو ليفر (Matthew Leifer) ، فيزيکدان کوانتومي ‌در مؤسسه‌ي فيزيک نظري در واترلو، کشور کانادا مي‌گويد: «در سال‌هاي آينده اصلاً شگفت‌زده نمي‌شوم اگر بشنوم ‌يکي از نويسندگان اين مقاله جايزه‌ي نوبل فيزيک را از آن خود کرده باشد. کار اين گروه واقعاً هيجان انگيز است.»

ليفر همچنين مي‌گويد: «يکي از آزمايش‌هاي بدون روزنه‌ي بل نيز پيامدهاي بسيار مهمي‌ براي حوزه‌ي رمزنگاري کوانتومي ‌دارد. در حال حاضر کمپاني‌هاي بسياري سيستم‌هايي را به فروش مي‌رسانند که با رهيافت‌هاي کوانتومي ‌مانع جاسوسي و استراق سمع اينترنتي مي‌شوند. اين سيستم‌ها فوتون‌هاي در هم تنيده توليد مي‌کنند. سپس‌ يکي از اين جفت فوتون را به کاربر اول و ديگري را به کاربر دوم ارسال مي‌کنند. پس از آن کاربران اين دو فوتون را به‌ يک کليد رمزنگاري که فقط خودشان از آن اطلاع دارند مي‌فرستند. اگر کسي بخواهد از چنين سيستمي ‌جاسوسي کند، اثر کارش معلوم مي‌شود. زيرا مشاهده‌ي‌ يک سيستم کوانتومي ‌باعث ايجاد تغيير در ويژگي‌هاي آن مي‌شود.

هشدار آخر:
اما روزنه‌ها و به ويژه آشکارسازي روزنه‌ها، راه را براي جاسوسي‌هاي پيچيده باز مي‌کند. شرکت‌هاي خرابکار از طريق اين روزنه‌ها مي‌توانند ابزارهايي را به مشتريان بفروشند که آن‌ها را گول مي‌زند. کاربران تصور مي‌کنند که در حال استفاده از سيستم حفاظتي درهم تنيدگي کوانتومي‌ هستند. اما در حقيقت آن‌ها کليدهايي را خريداري کرده‌اند که کمپاني مي‌تواند با استفاده از آن‌ها، داده‌هاي کاربران را به دست آورده و به فروش برساند.

در سال ۱۹۹۱، فيزيکدان کوانتومي ‌آرتور اکرت (Artur Ekert) دريافت که با ‌انتگرال گيري از تست بِل در ‌يک سيستم کُدگذاري، مي‌توان از اين موضوع اطمينان حاصل کرد که سيستم از ‌يک فرآيند کوانتومي ‌واقعي استفاده مي‌کند. البته لازم است که تست بل بدون روزنه طراحي شده باشد تا هيچ هکري نتواند به آن نفوذ کند. زيلينگر مي‌گويد: «آزمايش دانشگاه دلفت تأييد نهايي اين موضوع بود که رمزگذاري کوانتومي ‌کاملاً امن است.»

گيزين (Gisin)،‌يکي از بنيان‌گذاران کمپاني رمزنگاري کوانتومي ‌در ژنو خاطر نشان مي‌کند: «با اين حال در عمل ايده‌ي مبادله‌ي در هم تنيدگي به سختي اجرايي مي‌شود. بيش از‌ يک هفته طول کشيد تا گروه محققان توانستند چند صد جفت الکترون در هم تنيده توليد کنند. در حالي که براي ساخت کليد امنيتي کوانتومي ‌به هزاران بيت داده براي پردازش در هر دقيقه نياز داريم.»

زيلينگر در آخر نکته‌اي را‌ يادآور مي‌شود: «مفهوم فلسفي روزنه، که اولين بار توسط خود جان بل مطرح شد، نوعي چالش را به همراه دارد. اين احتمال وجود دارد که متغيرهاي پنهان به نوعي بتوانند انتخاب‌هاي آزمايش‌گران را درباره‌ي اين که کدام ويژگي‌ها را اندازه بگيرند دستکاري کنند و آن‌ها را به سمت اين تفکر سوق دهند که تئوري کوانتوم صحيح است.»

ليفر کمتر تحت تأثير اين «آزادي انتخاب روزنه» است. او مي‌گويد: «ممکن است نوعي فرا-تعيين‌شدگي در پس اندازه‌گيري‌هاي ما وجود داشته باشد. طوري که انتخاب اندازه‌گيري‌هاي امروز ما از زمان مهبانگ تنظيم شده باشد. ما هرگز نمي‌توانيم اين تفکر را رد‌ يا اثبات کنيم. به همين دليل به نظر من بهتر است فيزيکدانان در اين مورد اصلاً فکر نکنند.»
 

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