گربه شرودینگر مرده و زنده در دو جعبه بصورت همزمان

[Mohammad Aref 120,438]

اگر مکانیک کوانتومی یک نماد داشته باشد، قطعا آن گربه ی شرودینگر است. در حال حاضر آزمایش ذهنی مشهور گربه شرودینگر برای اینکه بتواند یک سیستم پیچیده تر که بتازگی ایجاد شده را توضیح دهد بروزرسانی شد: در واقع یک سیستم جداگانه متشکل از فوتون های در هم تنیده که در یک برهم نهی کوانتومی دوگانه قرار دارند.

 

محققان توسط این سیستم میتوانند حالت های کوانتومی پیچیده را دستکاری کنند(اداره یا کنترل کنند) و این اکتشاف کاربردهایی در کامپیوتر و ارتباطات از راه دور دارد. اما تکلیف گربه چه می شود؟ گربه شرودینگر پدیده ی عجیب برهم نهی کوانتومی رو توضیح می دهد. در آزمایش ذهنی گربه شرودینگر، گربه داخل یه جعبه محصور شده که داخل این جعبه یک نوع سم وجود دارد که با فرایند مکانیک کوانتومی عمل دوگانه فعال می شود. مثل اینکه بگوییم کلید کوانتوم روشن یا خاموش شود؛ اما تا قبل از عمل مشاهده ی گربه، این فرایند در حالت برهم نهی قرار دارد یعنی همه ی حالتهای ممکن ِ گربه در حالت زنده -مرده وجود دارد.

 

حالت گربه به مکانیک کوانتوم بستگی دارد یعنی گربه نه مرده است و نه زنده بلکه هم زنده است و هم مرده، بنابراین گربه کوانتومی در وضعیت برهم نهی دو حالته قرار دارد. برای ساخت سیستم جدید محققان دانشگاه ییل از ویژگی دیگر فیزیک کوانتوم که در هم تنیدگی نام دارد، استفاده کردند. ذره ی درهم تنیده را نمیتوان به طور مستقل توصیف کرد و اگر ذراتی که در هم تنیده شده اند را از هم جدا کنیم فارغ از فاصله مثل یک سیستم واحد عمل می کنند. وقتی خصوصیت یک ذره شناسایی شود، سیستم به طور آنی فرو می ریزد، اما هیچ اطلاعاتی منتقل نمی شود و در این حالت با نسبیت نیز مخالفت نمی کند.

 

تیم مربوطه برای ایجاد حالت گربه کوانتومی در هم تنیده یک موج خاص بکار برد. آنها از دو عدد حفره استفاده کردند(میکروویوهای با تکنولوژی بالا) این حفره ها توسط یک ابرجریان(جریان الکتریکی بدون اتلاف) به هم متصل شدند که باعث می شد فوتون های دو حفره در حالت در هم تنیدگی کوانتومی قرار گیرند. در این حالت گربه در دو جعبه به حالت زنده _مرده در یک زمان قرار گرفت. فوتون های یک حفره در وضعیت برهم نهی قرار گرفتند و محققان به داخل حفره بعدی نگاه کردند. به گفته ی دانشمندان وضعیت گربه در هم تنیده میتواند توسط بیش از ۸۰ درصد فوتونها باز سازی شود؛ اما محققان معتقدند که سیستم های بزرگتری برای این کار باید ساخته شود.

 

ساخت چنین سیستم بزرگی یک دستاورد بزرگ دیگر محسوب می شود. وضعیت های کوانتومی ماکروسکوپی به هم پیوسته که ویژگی های کوانتومی را در مقیاس بزرگ روزانه نشان می دهند، میتوانند در تکنولوژی ها مورد استفاده قرار گیرند. لیزر و ابررساناها مثالهایی از این سیستم ها هستند. به گفته ی محققان این نوع وضعیت اولین قدم در ایجاد عملکرد منطقی مورد نیاز برای برنامه های کوانتومی است، برای همین پیشبرد این سیستم ما را یک قدم به ایجاد کامپیوترهای کوانتومی نزدیکتر می کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه ی Science منتشر شده است.

 

منبع: بیگ بنگ