روش جدید اندازه گیری درهم تنیدگی ذرات یکسان برای اولین بار!

1

تا کنون تمام روش های توسعه یافته برای اندازه گیری درهم تنیدگی کوانتومی، مربوط به ذرات غیریکسان بود، اما حالا دانشمندان روش تازه ای برای بررسی درهم تنیدگی ذرات یکسان ارائه کرده اند. با دیپ لوک همراه باشید…درهم تنیدگی کوانتومی، مفهومی است که به کرات در دیپ لوک در مورد آن بحث کرده ایم. فرآیندی که در آن دو ذره ی کوانتومی حتی با وجود فاصله ی فیزیکی، به بر یکدیگر تاثیر گذاشته و دچار وابستگی های رفتاری می شوند. روش های سنتی و متعارفی که برای اندازه گیری درجه ی درهم تنیدگی کوانتومی وجود دارد، در اصل مربوط به ذرات غیریکسان است. مثلاً درهم تنیدگی بین یک الکترون و یک پروتون یا دو اتم مختلف. متاسفانه این روش ها را نمی توان برای درهم تنیدگی ذرات یکسان (مثلاً دو الکترون یا دو اتم هلیم) به کار برد، زیرا چنین ذراتی، غیرقابل تمیز هستند. بنابراین اگرچه در طی چندین سال اخیر، فیزیکدانان برای توسعه ی روش های اندازه گیری درهم تنیدگی ذرات یکسان تلاش زیادی کرده بودند، اما هنوز روشی عمومی پیدا نشده بود. حالا در مقاله ای که در ژورنال Scientific Reports نیچر منتشر شده، دانشمندان روشی برای اندازه گیری درهم تنیدگی بین ذرات یکسان پیشنهاد کرده اند. در واقع این روش جدید، از همان مفاهیم بنیادی روش های اندازه گیری درهم تنیدگی ذرات غیریکسان استفاده می کند. دانشمندان می گویند ریشه ی این مشکل (مناسب نبودن روش های سنتی برای ذرات یکسان) در نوع برچسب گذاری ذرات یکسان است.

به طور کلی ما می توانیم دو ذره را مثلاً با اختصاص دادن یک عدد به هر کدام، از یکدیگر تمیز دهیم، این شیوه ای است که در مکانیک کوانتومی به کرات از آن استفاده می شود؛ اما این روش فقط تا زمانیکه دو ذره همبسته نباشند، مفید است. در این مقاله، دانشمندان، روش برچسب گذاری را به کلی کنار گذاشته و توانستند راه جدیدی برای بررسی چگونگی تمیزناپذیری ابداع کنند که می تواند برای درهم تنیدگی ذرات یکسان مورد استفاده قرار بگیرد.

این رویکرد جدید همچنین به سوالی بنیادی و بی پاسخ که ایا دو ذره ی یکسان درهم تنیده می شوند یا نه، پاسخ می دهد. این پژوهش نشان می دهد که اگر دو ذره ی یکسان با شبه اسپین های مخالف، به قدری به یکدیگر نزدیک شوند که در فضا با هم همپوشانی کنند، با یکدیگر درهم تنیده خواهند شد. این نتیجه ی نظری، می تواند مشاهده ی تحربی درهم تنیدگی دو اتم فوق سرد روبیدیوم با اسپین های مخالف را که اخیراً مشاهده شد، توضیح دهد. یکی دیگر از نتایج این پژوهش، آن است که درجه ی درهم تنیدگی ذرات یکسان، به درجه ی همپوشانی آنها بستگی دارد، به طوری که اگر فضای یکسانی را اشغال کنند، به طور ماکسیمم با یکدیگر درهم تنیده خواهند شد. این رابطه ی بین درهم تنیدگی و همپوشانی برای ذرات یکسان، منحصربفرد است؛ چرا که درهم تنیدگی ذرات غیریکسان، به فضای اشغال شده توسط ذرات بستگی ندارد.

یک نتیجه ی مهم دیگر این است که درجه ی درهم تنیدگی ذرات یکسان، همیشه بزرگتر از ذرات غیریکسان است و از آنجایی که درهم تنیدگی یکی از مفاهیم پایه ای در تکنولوژی های اطلاعات کوانتومی است، این یافته ی مهم نشان می دهد که بهره وری ذرات یکسان، بیش تر از ذرات غیریکسان است. بنابراین چون همپوشانی، برای درهم تنیدگی ذرات یکسان، حیاتی است، نتایج این پژوهش می تواند در آزمایش های جدید مبتنی بر همبستگی کوانتومی، مانند حالت های چگال بوز-اینشتین، نقاط کوانتومی، مدارهای ابررسانا، فوتون های موج بر و مواد بیولوژیکی، استفاده شوند.

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۱ دیدگاه

ارسال نظر


*