Κβαντική σύμπλεξη, μια «θεμελιώδης» έννοια της φυσικής

Το φαινόμενο της κβαντικής σύμπλεξης ή κβαντικής διεμπλοκής ήρθε ξανά στην επικαιρότητα (π.χ. εδώ), εξαιτίας του άρθρου που δημοσιεύθηκε πριν από μερικές μέρες στο περιοδικό Νature, στο οποίο εξεταζόταν η ισχύς ή όχι μιας παραλλαγής της ανισότητας του Bell.




Η προδημοσίευση των Hensen et al είχε γίνει πριν από από δυο μήνες Experimental loophole-free violation of a Bell inequality using entangled electron spins separated by 1.3 km.

Σύμφωνα με τους Hensen et al, τα προηγούμενα πειράματα που χρησιμοποίησαν συν-πλεγμένα φωτόνια, όπως αυτό του Aspect, είχαν το μειονέκτημα να μην ανιχνεύουν όλα τα φωτόνια που παράγονταν και μερικές φορές χάνονταν μέχρι και το 80% από αυτά.Έτσι οι πειραματιστές υπέθεταν ότι οι ιδιότητες των φωτονίων που ανίχνευαν αντιπροσώπευαν ολόκληρο το σύνολο.

Οι ερευνητές Bas Hensen (αριστερά) και Ronald Hanson δείχνουν την πειραματική τους διάταξη.

Για να αποφύγουν τέτοιου είδους υποθέσεις οι φυσικοί χρησιμοποιούν συχνά στα πειράματά τους άτομα αντί για φωτόνια, που είναι πιο εύκολο να παρακολουθηθούν. Όμως είναι δύσκολο να απομακρυνθούν σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς να καταστραφεί η σύμπλεξή τους. Αν όμως τα συμπλεγμένα άτομα βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους τότε θα μπορούσε κανείς να ισχυριστεί ότι επικοινωνούν μεταξύ τους χωρίς να παραβιάζουν το όριο της ταχύτητας του φωτός.

Οι ερευνητές Hensenl et al χρησιμοποίησαν μια διαφορετική τεχνική για να αποφύγουν το παραπάνω πρόβλημα. Άρχιζαν με δυο ηλεκτρόνια μη – συμπλεγμένα μεταξύ τους, που βρίσκονταν σε κρυστάλλους διαμαντιού, σε διαφορετικά εργαστήρια 1,3 χιλιόμετρα μακριά. Κάθε ηλεκτρόνιο βρίσκονταν σε σύμπλεξη με ένα φωτόνιο και στη συνέχεια τα δυο φωτόνια κατευθύνονταν σε μια τρίτη θέση όπου συμπλέκονταν μεταξύ τους.

Αυτό είχε ως αποτέλεσμα και τα ηλεκτρόνια – σύντροφοί τους να βρεθούν επίσης σε σύμπλεξη μεταξύ τους. Έτσι, κατάφεραν να δημιουργήσουν 245 ζεύγη ηλεκτρονίων σε σύμπλεξη μέσα σε εννιά ημέρες. Οι μετρήσεις τους έδειξαν για άλλη μια φορά ότι παραβιάζεται η ανισότητα Bell ή πιο απλά ότι «ο Θεός παίζει ζάρια με τον κόσμο».


Κβαντική σύμπλεξη. Η νέα θεμελιώδης έννοια της φυσικής

Στο ένθετο που ακολουθεί περιέχονται οι διαφάνειες από διάλεξη του Στέφανου Τραχανά με τίτλο «Κβαντική σύμπλεξη. Η νέα θεμελιώδης έννοια της φυσικής».

Στο πρώτο μέρος δίνονται απαντήσεις στα ερωτήματα: Τι είναι η κβαντική σύμπλεξη, ποια είναι η σχέση της με την δράση από απόσταση και την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης, ενώ εξετάζεται επίσης και το πως θα ήταν καλύτερα να αποδίδεται ο όρος «quantum entanglement» στα ελληνικά.

Στο δεύτερο μέρος αναφέρεται στη διαμάχη γύρω από το παράδοξο EPR, στην υποθετική συμπληρωματική θεωρία των κρυμμένων μεταβλητών, στην καταλυτική παρέμβαση του John Stewart Bell to 1964 με την διάσημη ανισότητά του και το πείραμα του Aspect, που απέδειξαν ότι τελικά «ο θεός παίζει ζάρια με τον κόσμο».

Μπορείτε να κατεβάσετε τις διαφάνειες σε μορφή pdf πατώντας ΕΔΩ: ww.cup.gr.

Πηγή