دانشمندان یک جفت طبل (درام) کوچک ساخته‌اند که به دلیل ارتباط ذاتی بین ذراتشان، دقیقا همزمان با هم تکان می‌خورند. این پدیده با عنوان «درهم‌تنیدگی کوانتومی» شناخته می‌شود و در آن، ذرات زیراتمی در ویژگی‌هایی از جمله مکان و سرعت، وضعیت یا حالت مشترکی را نشان می‌دهند. اجرام بزرگ به این شکل رفتار نمی‌کنند و رفتاری بر مبنای «مکانیک کلاسیک» از خود نشان می‌دهند، که نخستین بار «سر ایزاک نیوتن» آن را مطرح کرد. اما اجرام کوچک‌تر به صورت عجیبی بر مبنای مکانیک کوانتومی عمل می‌کنند.
فیزیکدانان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) با دانستن این مساله توانستند از ضرباهنگ‌های ریزموج (میکروویو) برای هماهنگی و ضربه همزمان یک طبل با طبل دیگر استفاده کنند.
در سطح کوانتومی، ابعاد این طبل‌ها در مقیاس زیراتمی بزرگ محسوب می‌شود. عرض این پوسته‌های آلومینیومی که روی کفپوشی به رنگ آبی کبود، معلق هستند بیست میکرومتر و طول آنها چهارده میکرومتر و ضخامت آنها نیز صد نانومتر است - وزن آنها نیز در حدود چهارده پیکوگرم است که برابر است با حدود یک تریلیون اتم.
جان تویفل، فیزیکدان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST)، می‌گوید: «اگر شما داده‌های مکان و تکانه دو طبل را به طور مستقل بررسی کنید، می‌بینید که هر کدام از آنها تابشگر به نظر می‌رسند.»
Read More
This section contains relevant reference points, placed in (Inner related node field)
او گفت: «اما با نگاه به هر دوی آنها می‌توانیم ببینیم تکان‌های تصادفی یکی از طبل‌ها چگونه ارتباط تنگاتنگی با دیگری دارد. به طوری که چنین چیزی فقط در پدیده "درهم‌تنیدگی کوانتومی" ممکن می‌شود.»
محققان از طریق این درهم‌تنیدگی - که در یک فرآیند پیچیده، شامل سرد کردن طبل‌ها و وارد کردن ضربه به آنها (تا به صورت هماهنگ تکان بخورند) انجام می‌شود - توانستند وضعیت یک طبل را محاسبه کرده و وضعیت طبل دیگر را به صورت دقیق بدانند. مکان و سرعت آن دو به شکلی به هم مرتبط بود که گویا هر دو یک جسم واحد هستند.
دلیل انجام این آزمایش در سرمایی این چنین پایین این است که طبل‌ها در دماهای بالاتر به صورت تصادفی مرتعش می‌شوند و این مساله باعث می‌شود که دو طبل نتوانند با یکدیگر هماهنگ شوند. حتی در سرمایی این چنین پایین نیز طبل‌ها می‌توانند فقط در حدود دویست میکروثانیه (۰.۰۰۰۲ از یک ثانیه) درهم‌تنیده بمانند. اما همین مقدار هم می‌توانست برای یک دستاورد علمی قابل قبول، کافی باشد و این طبل‌ها می‌توانند به توسعه رایانه‌های کوانتومی قدرتمند کمک کنند. از سامانه‌های کوانتومی بزرگ و به شدت درهم تنیده از این دست، می‌توان به عنوان گره‌های شبکه در شبکه‌های کوانتومی استفاده کرد. اگر دانشمندان بتوانند ضرباهنگ و بسامد تداخل طبل‌ها را با چنین دقتی محاسبه کنند، چنین چیزی می‌تواند در توسعه انتقال دیتا بدون ارتباط فیزیکی - که اصطلاحا «دورنوردی کوانتومی» نامیده می‌شود ـ مورد استفاده قرار گیرد.
سامانه‌های درهم تنیده همچنین می‌توانند در آزمایش‌های بنیادین مکانیک کوانتومی و «سنجش نیرو» (Force Sensing) فراتر از حد کوانتومی استاندارد (SQL) نیز استفاده شوند. خود این طبل‌ها - همزمان هم در حالت فشرده و غیرفشرده - می‌توانند به شکل کیوبیت (بیت کوانتومی) عمل کنند. [به بیان دیگر] می‌توانند در حالتی بینابینی شامل «صفر» و «یک» کار کنند که به مراتب از سامانه‌های باینری (که رایانه‌های کنونی بر مبنای آن ساخته شده‌اند) قدرتمندتر است.
© The Independent
