‍ 🔴 تلاش برای نصف کردن فوتون به تولید بینهایت ذره منجر می‌شود

🔸بر اساس مقاله‌ای که اخیرا در Physical Review Letters منتشر شده ، گروه تحقیقاتی به رهبری Johannes Skaar، استاد فیزیک دانشگاه اسلو (University of Oslo) در نروژ، به طور نظری بررسی کرده‌اند که اگر تلاش کنیم یک فوتون را از وسط «ببریم» چه اتفاقی می‌افتد.

🔹فوتون‌ها ذرات بنیادی هستند، یعنی طبق تعریف نمی‌توان آن‌ها را به اجزای کوچک‌تر تقسیم کرد. اما در #فیزیک_کوانتوم، یک فوتون رفتار دوگانه (wave-particle duality) دارد: همزمان هم یک ذره موضعی است و هم یک موج گسترده در فضا .

🔸محققان سناریویی را تصور کردند که در آن یک فوتون از یک شاتر نوری (optical shutter) عبور می‌کند. شاتر نوری عملاً یک آینه بسیار سریع است که می‌تواند در کسری از ثانیه روشن و خاموش شود تا بخشی از یک پالس نور را مسدود کند. اگر شاتر به اندازه کافی سریع باشد، می‌تواند فوتون را در میانه پالس «بگیرد» و بخشی از موج گسترده آن را ببُرَد .

🔹برای فهمیدن نتیجه این «برش»، محققان از معادلات میدان کوانتومی استفاده کردند. این معادلات رفتار میدان الکترومغناطیسی زیربنایی فوتون را در سطح کوانتومی توصیف می‌کنند.

❗یافته شگفت‌انگیز این است که به جای تولید یک فوتون در یک سمت و خلأ (vacuum) در سمت دیگر، شاتر یک #برهم‌نهی_کوانتومی (quantum superposition) ایجاد می‌کند؛ حالتی که در آن به طور همزمان بینهایت فوتون وجود دارد .

🔸دلیل این پدیده به نوسانات خلأ (vacuum fluctuations) برمی‌گردد. در #مکانیک_کوانتومی، خلأ واقعاً خالی نیست و مملو از نوسانات لحظه‌ای میدان الکترومغناطیس است. تغییر ناگهانی ایجاد شده توسط شاتر، این نوسانات را مختل می‌کند و آن‌ها را برمی‌انگیزد تا به طور خودبه‌خود فوتون‌های جدیدی خلق کنند.

❗قسمت فریبنده ماجرا اینجاست که اگر بلافاصله تنها به ناحیه سمت چپ یا راست شاتر نگاه کنید (یعنی اندازه‌گیری موضعی انجام دهید)، سیستم را در یک حالت جداشدنی (separable state) خواهید یافت – در یک سمت خلأ و در سمت دیگر دقیقاً یک فوتون. اما این تنها زمانی درست است که اندازه‌گیری شما فاقد اطلاعات فاز نسبی (relative phase) باشد.

🔹اگر اندازه‌گیری سراسری (global) انجام دهید، مثلاً همبستگی بین دو ناحیه را بسنجید، متوجه می‌شوید که در واقع با یک حالت درهم‌تنیده (entangled state) بین بینهایت مُد خلأ طرفین مواجه‌اید.

🔸این پدیده به خوبی نشان می‌دهد که *#اطلاعات_کوانتومی می‌تواند به صورت غیرموضعی (nonlocal) در فضا توزیع شود، حتی وقتی اندازه‌گیری‌های موضعی رفتاری کلاسیک نشان می‌دهند*.

🔹این تحقیق گواه این است که اشیای کوانتومی چقدر با اشیای روزمره تفاوت دارند و سوالات عمیقی در مورد نحوه اندازه‌گیری سیستم‌های کوانتومی و نحوه موضعی شدن اطلاعات در فضا مطرح می‌کند. محققان اکنون قصد دارند این بررسی را به حالت‌های چندفوتونی و سایر ذرات بنیادی مانند الکترون‌ها (electrons) تعمیم دهند.

📎لینک خبر
‼️لینک مقاله
🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰
🟢join: @QuantumTEQ
🌐Website
🔵LinkedIn

#اخبار