کره شیشه ای معلق در دمای اتاق با نور درگیر می شود

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

امروزه، بسیاری از فیزیکدانان به طور فعال در حال بررسی چگونگی استفاده از نور برای اتصال اجسام از طریق درهم تنیدگی کوانتومی هستند. آنها امیدوارند با استفاده کامل از این اثر، قفل طیف گسترده ای از برنامه ها را باز کنند، از شبکه های ارتباطی ایمن که در فواصل بسیار گسترده تا آزمایش های حساس جدید قوانین اساسی فیزیک را شامل می شود.

طی تحقیقات جدیدی که در Science منتشر شده است، تیمی به رهبری فرانچسکو مارین در دانشگاه فلورانس با درهم‌تنیدگی حرکت یک کره شیشه‌ای معلق کوچک با نور، بدون نیاز به خنک کردن آزمایش خود در دمای بسیار پایین، گام مهمی در جهت این هدف برداشته‌اند.

هنگامی که دو ذره کوانتومی در هم می‌پیچند، خواص آن‌ها چنان عمیقا در هم تنیده می‌شوند که نمی‌توان هیچ یک را بدون دیگری به طور کامل توصیف کرد. با این حال، این پیوند ظریف به راحتی توسط اختلالات کوچک از محیط اطراف شکسته می شود و با بزرگتر شدن اشیا محافظت از آن سخت تر می شود.

در آزمایش‌های قبلی، محققان انفجارهای کوتاهی از درهم‌تنیدگی بین فوتون‌ها و ذرات ماکروسکوپی ارتعاشی ایجاد کرده‌اند، اما فقط در دمای نزدیک به صفر مطلق. اخیرا، فیزیکدانان دریافته‌اند که کره‌های شیشه‌ای کوچک که توسط نور معلق می‌شوند، می‌توانند جایگزین امیدوارکننده‌ای باشند، زیرا آنها تقریبا کاملا جدا از محیط خود شناور هستند.

در مطالعه خود، تیم مارین این ایده را با استفاده از یک کره شیشه ای با عرض تنها 100 نانومتر بررسی کردند. آنها کره را در یک پرتو لیزر متمرکز به نام "انبرک نوری" که بین دو آینه رو به رو در داخل یک محفظه نزدیک به خلاء قرار داشت، نگه داشتند.

نور مورد نیاز برای ایجاد درهم تنیدگی نیز به خودی خود باعث ایجاد نوسانات ناخواسته در کره می شود و در نهایت آن را از دام خود خارج می کند. برای حل این مشکل، محققان دو لیزر با رنگ‌های کمی متفاوت را ترکیب کردند. اولی حرکت رو به جلو و عقب کره را خنک و ثابت کرد، در حالی که دومی آزاد بود که این حرکت را با نور درهم ببندد.

با نوسان کره، اطلاعات مربوط به حرکت آن بر روی نوری که از آینه ها خارج می شود نقش می بندد. تیم مارین با اندازه‌گیری این نور در طول چند ساعت، الگوی کامل اتصالات بین حرکت کره و نور را بازسازی کرد.

حتی زمانی که آزمایشگاه اطراف در دمای اتاق بود، همبستگی های اندازه گیری شده آنها از یک آستانه ریاضی عبور کرد که تأیید می کرد که این دو واقعا در هم پیچیده شده بودند. مهمتر از همه، این درهم تنیدگی در نوری که از آینه ها دور می شد ادامه داشت.

تیم مارین اکنون امیدوار است که این درهم تنیدگی را از طریق تکنیک های آزمایشی تصفیه شده تقویت کند و به جای مشاهده ساده آن را به طور فعال کنترل کند. در نهایت، این می‌تواند به چندین کره معلق اجازه دهد تا از طریق یک میدان نوری مشترک در هم بپیچند - راه‌های جدیدی برای آزمایش مکانیک کوانتومی در مقیاس‌های بزرگ‌تر و شاید حتی نحوه تعامل آن با گرانش ارائه دهد.

همچنین می‌تواند راه را برای شبکه‌های کوانتومی هموار کند که در آن اطلاعات به‌طور یکپارچه بین اجسام متحرکی که آن‌ها را ذخیره می‌کنند و نوری که آن را در فواصل طولانی حمل می‌کند، عبور می‌کند.

توسط نویسنده ما سام جارمن، ویرایش شده توسط لیزا لاک، و بررسی واقعیت و بازبینی توسط رابرت ایگان برای شما - این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

Q. Deplano و همکاران، درهم تنیدگی ثابت یک نوسان ساز معلق با میدان نوری، علم (2026). DOI: 10.1126/science.aeh1375

نویسنده مشارکت کننده Science X; اخترفیزیک، مواد جدید، تصویربرداری پزشکی و فناوری های الهام گرفته از زیست را پوشش می دهد. نمایه کامل →

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →