درهمتنیدگی (entanglement) از پدیدههای شگرف و رازآمیز فیزیک کوانتمی است که باعث میشود دو ذره (یا دو سیستم) در وضعیت یکدیگر شریک باشند و در واقع یک تابع موج کوانتمی مشترک داشته باشند. در نتیجه اندازهگیری روی هر یک از این ذرات، وضعیت ذره دیگر را نیز – هر چه قدر هم دور باشد – تحت تأثیر قرار میدهد. این «اثر از راه دور»، هسته اصلی بسیاری از فناوریهای شگرف فیزیک مدرن، نظیر رمزنگاری کوانتمی (quantum encryption)، انقال به دوردست کوانتمی (quantum teleportation) و محاسبات کوانتمی (quantum computation) است. دیدگاه بسیاری از فیزیکدانان این است که درهمتنیدگی منبعی است مثل آب یا انرژی که میتوان از آن بهره گرفت و مایلند که بتوانند درهمتنیدگی را تولید کنند، استفاده کنند و حتی آن را ذخیرهکنند. در 40 سال اخیر، پژوهشهای بسیاری روی تولید و استفاده از درهمتنیدگی صورتگرفتهاست، اما تا به امروز موفقیتی در ذخیره سازی آن به دستنیامدهبود.
اما کریستوف کلاسِن ( Christoph Clausen) و همکارانش در دانشگاه ژنو توانستند نشان دهند که چگونه میتوان درهمتنیدگی را ذخیرهکرد و آن را به شکل اولیهاش، آزادکرد. دستگاه آنها متشکل از دستهای از اتمهای نئودیمیوم (neodymium) است که در بدنه یک بلور سیلیکات ایتربیوم (ytterbium silicate) جاسازی شدهاند. این سیستم بعد از سرد شدن میتواند فوتونها را جذب و ذخیرهکند. این گروه سویسی یک زوج فوتون درهمتنیده تولید کردند. یکی از آنها را به داخل این سیستم فرستادند تا ذخیره شود. وقتی فوتون جدیدی از این سیستم ساطع شد، آنها به روش متعارف موسم به آزمایش بِل (Bell test) این فوتون و فوتونِ دیگر زوج را آزمودند و مشاهده کردند که این دو نیز درهمتنیده هستند.
این مشاهده به چند دلیل مختلف، بسیار قابل توجه است. نخست این که برای بقای درهمتنیدگی، لزوما همه بدنه بلور – که شیئی به ابعاد تقریبی یک سانتیمتر است – باید در درهمتنیدگی دخیل باشد. مبادله درهمتنیدگی بین فوتون (یک موجود میکروسکوپی) و بلور (جسم ماکروسکوپی) امری فوقالعاده است. دوم، توانایی انتقال درهمتنیدگی از یک فوتون متحرک به یک جسم ثابت (بلور) است و با توجه به این که این آزمایش با فوتونهای طول موج مخابراتی (1338 نانومتری) انجام شدهاست، نشان دادهشدهاست که درهمتنیدگی متحرک با سرعت نور میتواند ساکن شود و دوباره به حرکت درآید.
اما شاید شگفتیآورترین وجه ماجرا آن باشد که بشر موفق شدهاست درهمتنیدگی را ذخیره و بازتولید کند. درهمتنیدگی پدیدهای بسیار گذرا و ناپایدار است و به آسانی در برهمکنش ذره و محیط از بین میرود. توانایی ذخیره این پدیده کوانتمی، در را به روی فناوریهای جدیدی، مثل تکرارکنندههای کوانتمی (quantum repeaters) و حتی شاید روزی مخابرات و اینترنت کوانتمی باز میکند.