اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، درهمتنیدگی کوانتومی همچنان یکی از عجیبترین ایدههای فیزیک است. دو ذره چنان به هم نزدیک میشوند که تغییر یکی، حتی در فواصل زیاد، فوراً دیگری را تحت تأثیر قرار میدهد. دانشمندان سالهاست که این اثر را در سیستمهای کوانتومی کوچک مطالعه میکنند، اما کنترل آن در مواد بزرگتر بسیار دشوارتر بوده است. محققان دانشگاه رایس معتقدند که ممکن است راهی برای آسانتر کردن این فرآیند پیدا کرده باشند.
فیزیکدان کیمیائو سی و همکارانش روشی را پیشنهاد کردهاند که از نور کوانتومی برای بازیابی درهمتنیدگی از مواد کوانتومی استفاده میکند. این کار میتواند به دانشمندان کمک کند تا مواد عجیب و غریب را بهتر مطالعه کنند و در عین حال از فناوریهای کوانتومی آینده پشتیبانی کنند.
این ایده شامل قرار دادن مواد در داخل حفرههای کوچک آینهدار و قرار دادن آنها در معرض فوتونها یا ذرات نور است. تحت شرایط مناسب، نور و ماده به عنوان یک سیستم کوانتومی متصل رفتار میکنند.
نزدیک به نقطه عطف
سالها، محققان معتقد بودند که برای ایجاد این حالتهای هیبریدی به برهمکنشهای بسیار قوی بین نور و ماده نیاز دارند. ساخت سیستمهایی که به اندازه کافی قدرتمند باشند تا به این هدف دست یابند، همچنان دشوار بوده است.
تیم سی فکر میکند که پاسخ ممکن است در چیزی به نام نقطه بحرانی کوانتومی نهفته باشد. این مرحلهای است که یک ماده بین دو فاز کوانتومی قرار میگیرد و به تغییر بسیار حساس میشود.
سی گفت: «در این نظریه، با قرار دادن ماده در یک حفره آینهای کوچک و هل دادن آن به سمت چیزی که نقطه بحرانی کوانتومی نامیده میشود، میتوانیم فوتونها را وارد کرده و درهمتنیدگی کوانتومی را القا کنیم.».
محققان میتوانند مواد را بدون گرم کردن به سمت این حالت سوق دهند. در عوض، آنها میتوانند فشار اعمال کنند یا ساختار شیمیایی ماده را کمی تغییر دهند. با نزدیک شدن ماده به نقطه بحرانی کوانتومی، آستانه مورد نیاز برای درهمتنیدگی به شدت کاهش مییابد.
این امر باعث میشود فوتونها و ماده راحتتر در یک حالت کوانتومی قفل شوند. ییمینگ وانگ، محقق فارغالتحصیل، توضیح داد که این ماده اساساً بین دو فاز کوانتومی مختلف قرار دارد. تنها در نقطه بحرانی میتواند به فاز دوم منتقل شود.
نور به دنبال ماده می آید
این نظریه زمانی مفیدتر میشود که درهمتنیدگی شکل بگیرد. به گفته محققان، نور و ماده شروع به بازتاب رفتار یکدیگر میکنند. اگر ماده فازهای کوانتومی خود را تغییر دهد، فوتونها نیز تغییر میکنند.
شوویک سور، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: «اگر ماده هنگام درهمتنیدگی با نور وارد نقطه بحرانی کوانتومی شود و به فاز دوم منتقل شود، نور نیز منتقل خواهد شد.».
این ارتباط میتواند به فیزیکدانان راه سادهتری برای مطالعه مواد کوانتومی ارائه دهد. دانشمندان میتوانند با استفاده از ابزارهای آزمایشگاهی موجود، هم ماده و هم نوری که از حفره خارج میشود را مشاهده کنند.
این کار همچنین بر اساس تحقیقات قبلی گروه سی در مورد فلزات عجیب، دستهای از مواد کوانتومی که به خاطر اثرات درهمتنیدگی قوی شناخته میشوند، انجام شده است. محققان مدتهاست که این مواد را برای دستگاههای کوانتومی پیشرفته امیدوارکننده میدانند، اما استخراج درهمتنیدگی همچنان یک چالش بود.
