سه فیزیکدان با رد ادعای اینشتین و اثبات پدیده در هم تنیدگی کوانتومی موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک 2022 شدند. کشفیات این فیزیکدانان زمینه‌ساز پیشرفت‌های شگرف در حوزه مکانیک کوانتوم شده است.
جایزه نوبل فیزیک امسال به سه دانشمند سرشناس که بنیان‌گذار یکی از جذاب‌ترین آزمایش‌ها در دنیای مکانیک کوانتوم بودند رسید. این سه نفر با رد فرضیات اینشتین، موفق به کشف رخداد عجیب ترابرد کوانتومی (Quantum Teleportaion) شدند.
جان اف کلاوزر، آلین اسپکت و آنتون زایلینگر سه فیزیکدانی هستند که با کسب جایزه نوبل فیزیک 2022، جایزه 915 هزار دلاری بنیاد نوبل را هم تصاحب کردند. آکادمی سلطنتی علوم سوئد، روز سه‌شنبه با اعلام این خبر آزمایش‌های این سه فرد در حوزه فوتون‌های در هم تنیده که باعث پیشرفت در علم اطلاعات کوانتومی شد را دلیل اهدای جایزه نوبل به این سه محقق توصیف کرد.
جایزه نوبل فیزیک 2022 و رد ادعای اینشتین!
موضوع تحقیق برندگان نوبل فیزیک امسال، در هم تنیدگی کوانتومی (Quantum Entanglement) است. در این فرآیند دو یا چند ذره کوانتومی با یکدیگر کوپل می‌شوند؛ به طوری که تغییر در وضعیت هریک از آن‌ها می‌تواند به طور همزمان منجر به تغییر در دیگر ذرات شود. این تاثیرپذیری متقابل حتی در صورتی که ذرات مورد بحث، به مقداری بسیار زیاد، حتی بی‌نهایت، از هم فاصله داشته باشند نیز رخ خواهد داد!
کشف این اثر باعث توانمندتر شدن کامپیوترهای کوانتومی می‌شود؛ به طوری که اکنون این کامپیوترها قادر خواهند بود چندین عملیات محاسباتی را به طور همزمان انجام دهند و از این طریق، صاحب توان پردازشی بالاتری در مقایسه با دستگاه‌های معمولی شوند.
زمانی که فرضیات به ظاهر غیرقابل باور مکانیک کوانتوم، که در هم تنیدگی کوانتومی هم یکی از آن‌ها بود، برای نخستین بار در سال 1935 مطرح شد، بسیاری از فیزیکدانان از پذیرش آن سر باز زدند. آلبرت اینشتین یکی از این افراد بود که آن را پدیده‌ای خطرناک در فواصل دور توصیف کرد و دلیل رخ دادن این تاثیرات را وجود متغیرهایی پنهان می‌دانست که وضعیت ذرات را تعیین می‌کردند. در این صورت، فرضیه ترابرد کوانتومی موضوعیت خود را از دست می‌داد.
سه دانشمندی که موفق به برنده شدن جایزه نوبل فیزیک 2022 شدند، ثابت کردند که اینشتین در این خصوص اشتباه می‌کرده است! آزمایش‌های این محققان که بر پایه تحقیقات فیزیکدان سرشناس، جان استوارت بل انجام شده بود، ثابت می‌کند که بهترین روش توصیف جهان فیزیکی، نه مدل توپ‌های بیلیارد جدا از هم نیوتون، بلکه مدلی بر پایه رفتار موج‌گونه ذرات است که آن‌ها را قادر می‌سازد حتی از فواصل بسیار دور هم بر روی هم تاثیر بگذارند!
اوا اولسن، یکی از اعضای کمیته نوبل فیزیک، در گزارش این کمیته در روز سه‌شنبه در این خصوص گفت:
آنچه امروز منطقی و قابل اندازه‌گیری به نظر می‌رسد، مدت‌ها قبل با بیانی فلسفی توسط نیلز بوهر و آلبرت اینشتین مطرح شده بود. جان بل فردی بود که موفق شد این بحث فلسفی را به حوزه علم بکشد و آزمایش‌هایی قابل درک را در این زمینه طراحی کند. سه دانشمندی که امسال موفق به بردن نوبل فیزیک شدند، راه بل را ادامه داده و سعی کردند بر چالش‌های موجود در مسیر آزمایشات او فائق شوند.
در هم تنیدگی کوانتومی؛ از سال 1972 تا به امروز
شروع آزمایشاتی که منجر به اهدای جایزه نوبل فیزیک به سه برنده امسال شد، در سال 1972 رخ داد و در آن، یک فیزیکدان آمریکایی به نام جان کلاوزر، به همراه دستیارش، استوارت فریدمن، نخستین آزمایش را برای تست کردن ایده‌های بل طراحی کردند. آن‌ها با برخورد دادن اتم‌های کلسیم به یکدیگر، موفق به ساطع کردن فوتون‌های در هم تنیده شدند. نتایج آزمایش آن‌ها به طور واضح گویای این امر بود که حالت یک فوتون به طور کامل به حالت فوتونی دیگر که در طرف دیگر آزمایش قرار داشت، بستگی دارد. همچنین این تاثیرگذاری با سرعتی بالاتر از سرعت نور انجام می‌شد!
به این ترتیب، نتایج آزمایشات اولیه کلاوزر نشانگر این بود که پدیده خطرناک در فواصل دور در واقعیت هم اتفاق می‌افتد!
البته در آن زمان، فیزیکدانان ایراداتی را به آزمایش کلاوزر و فریدمن گرفتند. یکی از مهم‌ترین ایرادات این بود که پارامترهای اندازه‌گیری در این آزمایش از پیش تعیین‌شده بودند. به این ترتیب، فیلترهایی که وظیفه عبور دادن فوتون‌ها را بر عهده داشتند، برای سنجش وضعیتی از پیش تعیین‌شده برنامه‌ریزی شده بودند.
این ایراد عملا باعث می‌شد که فرضیه پارامترهای مخفی اینشتین همچنان پابرجا بماند؛ چرا که این آزمایش تنها فوتون‌هایی را شناسایی می‌کرد که حالتی نزدیک به دیگر فوتون داشتند و سایر فوتون‌ها که ممکن بود منجر به تغییر نتایج شوند را در نظر نمی‌گرفت!
در سال 1980، فیزیکدانی فرانسوی به نام آلین اسپکت با ایجاد تغییراتی در آزمایش کلاوزر، آن را بهینه‌سازی کرد. اسپکت با استفاده از یک دستگاه، چینش فیلترها را به طور تصادفی تغییر می‌داد. به این ترتیب، نتایج حاصل شده کوچک‌ترین تاثیرپذیری از آزمایش‌کنندگان نداشت.
نتایج آزمایشات اسپکت نیز مشابه قبل بود و از تاثیرگذاری آنی مکانیک کوانتوم در محدوده عملکردش حاکی بود.
سرانجام در سال 1989، آنتون زایلینگر، فیزیکدان اتریشی از دانشگاه وین، با بهره‌گیری از نتایج آزمایشات کلاوزر و اسپکت، سیستم پیچیده‌تری را طراحی کرد و در آن چندین فوتون را با هم کوپل نمود. وی موفق شد ثابت کند که می‌توان تمام اطلاعات مربوط به یک ذره را به سایر ذرات هم انتقال داد.
زایلینگر همچنین نشان داد که این اثر کوانتومی در فواصل بسیار زیاد هم تاثیرگذار خواهد بود. به طور خاص، بر اساس آزمایشات او، ذرات درهم تنیده در فاصله 143 کیلومتری از یکدیگر همچنان طبق پیش‌بینی‌های کوانتومی رفتار می‌کردند! این پژوهش زمینه‌ساز ساخت شبکه‌های بسیار گسترده‌تر کوانتومی شد که آغازگر شکوفایی کامپیوترهای کوانتومی امروز بود.
در این زمینه، اولسن افزود:
علم اطلاعات کوانتومی زمینه‌ای بسیار پویا و با پتانسیل بالاست که به سرعت در حال پیشرفت می‌باشد. این حوزه استفاده‌های زیادی در زمینه‌هایی چون انتقال امن داده‌ها، پردازش کوانتومی و فناوری‌های مربوط به حسگرها دارد. پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتوم درهای جدیدی را به روی ما گشوده و درک ما نسبت به معیارهای اندازه‌گیری را به طور چشمگیری ارتقا داده است.
منبع :livescience
