پدیده ای در فیزیک که اینشتین سال ها تلاش کرد ردش کند اما شکست خورد

عصر ایران- درهم تنیدگی کوانتومی یا Quantum Entanglement یک خاصیت بنیادی در مکانیک کوانتومی است که دو ذره مختلف را به هم مرتبط می کند. وقتی ذرات درهم تنیده می شوند، اندازه گیری یکی از آن ها به طور فوری وضعیت دیگری را مشخص می کند، صرف نظر از فاصله بین آن ها. این رفتار نه پس از یک تاخیر، نه با سرعت نور، بلکه لحظه ای رخ می دهد.

این پدیده زمانی رخ می دهد که ذرات با یکدیگر برهمکنش داشته یا در نزدیکی مکانی قرار گرفته باشند، به گونه ای که حالت کوانتومی هیچ ذره ای را نتوان به طور مستقل از حالت سایر ذرات توصیف کرد. حتی زمانی که ذرات فاصله زیادی از یکدیگر داشته باشند، همبستگی آن ها حفظ می شود. مکانیک کلاسیک فاقد این ویژگی است و درهم تنیدگی یکی از اصلی ترین تفاوت های بین مکانیک کوانتومی و کلاسیک به شمار می رود.

اندازه گیری خواص فیزیکی مانند مکان، تکانه، اسپین یا قطبش روی ذرات درهم تنیده با یکدیگر همبستگی کامل دارند. برای مثال اگر جفتی از ذرات درهم تنیده تولید شود که اسپین کل آن ها صفر باشد، اندازه گیری اسپین یکی از ذرات روی یک محور خاص، بلافاصله اسپین ذره دیگر را روی همان محور مشخص می کند. این اندازه گیری موجب فروپاشی تابع موج ذره شده و حالت کل سیستم درهم تنیده را تغییر می دهد.

درهم تنیدگی کوانتومی یا کنش شبح وار از راه دور اینشتین

اینشتین، بوریس پودولسکی و نیتان روزن در مقاله ای در سال 1935 این پدیده را بررسی کردند و آن را پارادوکس EPR نامیدند. اینشتین آن را کنش شبح وار از راه دور می نامید و معتقد بود که مکانیک کوانتومی ناقص است و باید نظریه ای دقیق تر با متغیرهای پنهان وجود داشته باشد که این اثرات غیرمحلی را توضیح دهد. با این حال آزمایش های بعدی، به ویژه آزمایش های بل در دهه 1960 و آزمایش های بدون گریزگاه در سال 2015، پیش بینی های مکانیک کوانتومی را تایید کردند و نشان دادند هیچ نظریه محلی-واقعیت گرایانه نمی تواند این همبستگی ها را توضیح دهد.

درهم تنیدگی کوانتومی کاربردهای عملی نیز دارد. در ارتباطات کوانتومی، محاسبات و رادارهای کوانتومی از این ویژگی استفاده می شود. این پدیده روی فوتون ها، الکترون ها، نوترینوها، مولکول هایی به بزرگی باکی بال ها و حتی الماس های کوچک مشاهده شده است.

یک مثال واقعی از آزمایش فوتون ها نشان می دهد که دانشمندان فوتون های درهم تنیده تولید کرده و آن ها را با استفاده از ماهواره به دو ایستگاه زمینی جداگانه در فاصله بیش از 1200 کیلومتر فرستادند. وقتی قطبش فوتون در یکی از ایستگاه ها اندازه گیری شد، فوتون دیگر در ایستگاه دوم به طور فوری حالت قطبش متناظر خود را یافت، بدون هیچ انتقال سیگنال یا تماس فیزیکی بین آن ها. این آزمایش نشان داد که درهم تنیدگی کوانتومی حتی در فاصله های بسیار طولانی حفظ می شود و پیش بینی های مکانیک کوانتومی را تأیید می کند

در آزمایشی دیگر با الکترون های درهم تنیده؛ دانشمندان دو الکترون تولید کرده و هر یک را در مسیرهای جداگانه به فاصله چند ده متر هدایت کردند. وقتی اسپین یکی از الکترون ها اندازه گیری شد، اسپین دیگری فورا حالت متناظر خود را گرفت، بدون هیچ ارتباط فیزیکی یا سیگنال بین آن ها. این آزمایش نشان داد که درهم تنیدگی محدود به فوتون نیست و در ذرات ماده نیز وجود دارد.

گردآوری و ترجمه: مازیار دانیالی

آیا استفاده از بنزین با اکتان بالاتر در هر شرایطی انتخاب درستی است؟

بیشتر بخوانید:

فیزیک به پایان راه خود می‌رسد؟

شروط عجیب آلبرت اینشتین برای همسرش/ رابطه احتمالی نابغه آلمانی با یک جاسوسه روس

تماشاخانه

خجو؛ زنی میان دو دریا، دور از خانه / روایت یک زن صیاد از جنگ جنوب : «این دریا با آن دریا فرق دارد»

بحران لکه‌های نفتی در قشم / چطور به ساحل ایران آمده‌اند؟ بوی بد و محیط زیست در خطر

فیلم های دیگر