Kuantum mekaniği, bilimdeki en iyi test edilmiş teorilerden biridir ve Einstein'ın yanlış olduğunu kanıtlayan fizikçilerin deneyler yapması gereken en az biridir.
Bu hafta, Griffith Üniversitesi ve Japonya'daki Tokyo Üniversitesi'nden bir takımın, bu hafta içinde bir parçacığın gerçekte yerini etkilediğine dair garip bir fenomenin gerçek olduğunu gösteren bir takım olduğunu gördük.
1920'lerde ve 1930'larda, Albert Einstein, bir parçacığın aynı anda iki yerde bulunabileceği "bir mesafede ürkütücü eylem" olarak adlandırdığı bu fikri destekleyemediğini ve bunun bir devletin durumunu ölçene kadar olmadığını söyledi. Parçacık, görünüşe göre, kendisine iletilen hiçbir sinyale ve ışıktan daha hızlı bir hıza sahip olarak kesin bir pozisyon almasıdır. Parçacık kesin konumunu aldığında, fizikçiler bunu dalga fonksiyonu daraltmakla anlarlar.
Bu fenomen, fizik alanındaki çağdaş deneyimin dışındaydı ve görecelilik teorisini ihlal ediyor gibi görünüyordu; bu, ışığın hızının, herhangi bir bilginin ne kadar hızlı hareket edebileceğinin mutlak bir sınırı olduğunu ileri sürüyordu. Einstein, parçanın bir süperpozisyon durumunda ya da aynı anda iki yerde olmadığını ileri sürdü; ama daha doğrusu her zaman "doğru" bir konuma sahiptir ve insanlar bunu görememişlerdir. [Kuantum Dolaşımı Nasıl Çalışır (İnfografik)]
Tek bir foton (ışık parçacığı) kullanarak, Avustralyalı ve Japon araştırmacılar, bir kuantum parçacığının bir özelliğini tek bir yerde ölçmenin başka bir yerde gördüklerini etkileyeceğini gösteren bir deney yaptı. Yani, süperpozisyon ve çöken dalga fonksiyonunun gerçek fenomen olduğunu gösterdiler.
Alice ve Bob
Bu fenomen, bir ışık huzmesinin bölünmüş, bir yarısı Alice'e ve diğeri Bob'a giden bir düşünce deneyi ile gösterilmektedir. Alice daha sonra bir foton tespit edip etmediğini ve eğer öyleyse hangi durumda olduğunu gösterir - fotonu tanımlayan dalga paketinin fazı olabilir. Matematiksel olarak, foton, bir "süperpozisyon" durumundadır, yani bir kerede iki (veya daha fazla) yerde bulunur. Parçacıkyı tanımlayan bir matematiksel formül olan dalga fonksiyonu, fotonun kesin bir pozisyonu olmadığını gösterir.
"Alice'in ölçüsü süperpozisyonu çöker," yani fotonlar bir yerde ya da başka bir yerde değil, her ikisinde de, deneyi yöneten Griffith Üniversitesi'nin Quantum Dynamics Merkezi Müdürü Howard Wiseman, WordsSideKick.com'a anlattı. Eğer Alice bir foton görürse, bu Bob'un laboratuvarındaki ışık parçacığının kuantum hali, sıfır foton olarak adlandırılan, yani foton anlamına gelen bir duruma çöker. Ama eğer bir foton görmezse, Bob'un parçacığı tek fotonlu bir duruma çöker, dedi.
“Bu sizin için mantıklı görünüyor mu? Umarım değil, çünkü Einstein kesinlikle makul olduğunu düşünmemişti. Çılgın olduğunu düşünüyordu,” diye ekledi, Alice'in ölçümünün Bob'un dikte ettiği gibi gözüktüğü gerçeğine atıfta bulundu.
Paradoks, yıllar sonra, iki kuantum partikülü arasındaki etkileşimin ışığınkinden daha hızlı gerçekleşmesine rağmen (anlık olarak görünür), bu fenomeni bilgi göndermek için kullanmanın bir yolu olmadığını gösterdi. -ışık sinyalleri. [Daha Hafif-Daha Hafif Seyahatin Sonuçları]
Yarma fotonları
Yine de Griffith'teki ekip bir adım daha ileri gitmek istedi ve çöküş dalgası işlevinin - Alice'in "bir ölçüyü seçerek ve Bob'un tespitini etkileyerek - işlediğini gösteriyor" aslında. Ve diğer deneyler iki parçacıkla dolanma gösterdiğini gösterirken, yeni çalışma bir fotonu kendi ile birleştirir.
Bunu yapmak için bir ayırıcıda bir foton ışınını ateşlediler, böylece ışığın yarısı iletildi ve yarısı yansıdı. Aktarılan ışık bir laboratuvara gitti ve yansıyan ışık diğerine gitti. (Bunlar düşünce denemesinin "Alice" ve "Bob" idi.)
Işık bir seferde tek bir foton olarak iletildi, bu nedenle foton ikiye ayrıldı. Foton ölçülmeden önce, bir süperpozisyon durumunda mevcuttu.
Bir laboratuvar (Alice) fotonun fazını ölçmek için referans olarak bir lazer kullandı. Eğer kişi tekrar eden bir sinüs dalgası olarak düşünürse, faz 0 ile 180 derece arasında olan bir açıdır. Alice referans lazerinin açısını değiştirdiğinde, fotonun farklı ölçümlerini aldı: Ya fotonları belli bir fazdaydı ya da hiç yoktu.
Sonra diğer laboratuar (ya da Bob) fotonlarına baktı ve fotonların Alice ile anti-korelasyon kurduğunu gördü - eğer göstermediği bir fotonu gördüyse ve tam tersi. Bob'un fotonun durumu Alice'in ölçülen şeye bağlıydı. Fakat klasik fizikte bu olmamalıydı; daha doğrusu, iki parçacık birbirinden bağımsız olmalıdır.
Kuantum hesaplama
Tokyo Üniversitesi'nde uygulamalı fizik profesörü ve çalışmadaki ortak yazarlardan biri olan Akira Furusawa, denemenin farklı türlerde kuantum bilgi işlemlerini ve bununla birlikte iletişim ve bilgisayar kullanımını keşfetmeye yardımcı olduğunu söyledi.
“Genellikle iki tür kuantum bilgi işleme vardır” dedi. "Qubit tipi, dijital bilgi işleme ve sürekli değişken var, bir çeşit analog kuantum bilgisi var.Onları birleştirmeye çalışıyoruz. ”Konvansiyonel işlem genellikle fotonların sayılmasına dayanıyor, ancak bu tür tek fotonların ölçümü daha verimli oluyor.
Wiseman, bir uygulamanın iletişim güvenliğini içerdiğini söyledi.
"Bizim denememiz, daha önce hiç yapılmadığı gibi, bu gibi devletlerin özelliklerinin daha titiz bir testidir, çünkü Alice'in laboratuarında olan herhangi bir şeye güvenmek zorunda kalmamak anlamındadır. Bu, herkesin olmadığı zamanlarda sırlar iletmek için yararlı olabilir. taraflar güvenilir. "
Deney Nature Communications dergisinin 24 Mart sayısında anlatılmıştır.
Bizi takip et @wordssidekick, Facebook & Google+. Hakkında orijinal makale Canlı Bilim.