تقریبا همه ما روزی به داستان جنجالی مرغ و تخم مرغ فکر کرده‌ایم و قطعا هیچ یک از ما جوابی برای این معما نیافته‌ایم! معمایی که به سادگی اهمیت قانون علیت را پیش می‌کشد. اخیرا دانشمندان یک داستان مرغ و تخم مرغ کوانتومی را خلق کرده‌اند. در واقع آنها ابزاری طراحی کرده‌اند که برای خلق یک سوئیچ کوانتومی از تک اتم‌ها استفاده کرده و می‌تواند جریان فوتون‌ها را مسدود یا باز کند. این آزمایش معنای قبل و بعد را در جهان کوانتومی در هم می شکند. نتیجه‌ی این پژوهش جذاب، چند روز پیش در مجله معتبر Physical Review Letters منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
نزدیک به یک قرن بود که مردم فکر می‌کردند، ذرات خواص مشخصی ندارند تا زمانی که با یک اندازه‌گیری آنها را به دام انداختند. یک ذره را در نظر بگیرید که ممکن است دو رویداد را به طور همزمان تجربه کند؛ این مسئله سبب می‌شود که آگاهی از ترتیب این رویدادها، غیرممکن شود. فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند مسابقه‌ای برای نور طراحی کردند که تک ذره را مجبور می‌کند از دو گذرگاه بگذرد و تعیین توالی رویدادها غیرممکن شود. در زندگی روزمره می‌توانید یک گوی را به سمت پایین روی یک سطح شیبدار بغلتانید و زنگ صدای A و سپس زنگ صدای B را بشنوید؛ یا اگر ترجیح می‌دهید می‌توانید توپ را از یک سطح شیبدار دیگر بغلتانید و صدای زنگ B را پیش از A بشنوید. هیچ یک از این رویدادها عجیب و دیوانه کننده نیستند، زیرا ما آنها را در جهانی بررسی می‌کنیم که یک رویداد باعث رویداد دیگری می‌شود (یعنی چیزی را بر دیگری مقدم می‌دانیم یا همان قانون علیت). اما وقتی بپذیریم که واقعیتِ قبل از اندازه‌گیری، فقط مجموعه‌ای احتمالات مبهم است، دیگر نمی‌توانیم از کنار هیچ چیزی، ساده عبور کنیم.
فیزیکدانان برای اثبات طرح مذکور، چیزی به نام سوئیچ کوانتومی ساختند. سوئیچ کوانتومی به حالتی اطلاق می‌شوذ که چندین عملیات بر روی ذره‌ای که در یک برهم نهی از حالت‌های مختلف قرار دارد، انجام شود. دانشمندان با در نظر گرفتن وابستگی هر انشعاب به قطبش نور ورودی، گذرگاهی ساختند که منشعب می‌شد و دوباره در یک تداخل‌سنج همگرا می‌شد. امواج نور گذرنده از هر انشعاب در گذرگاه، تمایل به ادغام و تداخل دارند تا الگوی متمایزی بسازند که به خواص آنها وابسته است. در یک مورد خاص، دو موج نوری که در واقع همان فوتون‌ها هستند، هر دو مسیر را در یک زمان می‌پیمایند.
پیش از اندازه‌گیری، یک فوتون می‌تواند یا قطبیده‌ی افقی یا عمودی باشد، یا با دقت بیشتری به طور همزمان هم قطبیده‌ی عمودی و هم قطبیده‌ی افقی باشد. چون قطبش یک فوتون غیرمشخص، هم عمودی است و هم افقی، با در نظر گرفتن نسخه‌ی قطبیده شده‌ی عمودی، فوتون با سرعت زیادی به سمت پایین یک کانال و همچنین با در نظر گرفتن نسخه‌ی قطبیده‌ی افقی آن، فوتون با سرعت زیادی به سمت پایین دومین کانال از هر دو گذرگاه عبور می‌کند. دانشمندان به دنبال دو مسیر ذکر شده، معادل کوانتومی زنگ‌هایی که پیش‌تر اشاره کردیم را قرار دادند (به شکل لنزهایی که به صورت ماهرانه ظاهر فوتون‌ها را تغییر می‌داد). قطبش عمودی قبل از برخورد با B به «زنگ» A اصابت می‌کند، در حالی که قطبش افقی ابتدا به «زنگ» B و سپس A برخورد می‌کند. بررسی الگوی تداخلی فوتون نهایی، اثراتی از به هم ریختگی در توالی نتایج ممکن را نشان داد.
از یک طرف، تصور دو ذره‌ی نور جداگانه آسان است (یکی قطبیده‌ی عمودی و دیگری قطبیده‌ی افقی) که از هر لنز به ترتیب و جداگانه می‌گذرند؛ اما این چیزی نبود که واقعا رخ داد: تک فوتونی با دو تاریخچه‌ی ممکن وجود داشت، که هیچ یک از آنها تا زمانی که اندازه‌گیری انجام نشد، واقعیت نیافتند. در حالی که رویدادهای A و B در این سوئیچ کوانتومی مستقل هستند، می‌توانند بر رویداد دیگر اثرگذار باشند، A می‌تواند علت B و B می‌تواند علت A باشد.
