Κυριακή, 2 Ιουλίου 2017

Κβαντικός εναγκαλισμός: Παράξενη δράση από απόσταση




Στην κβαντομηχανική, τα εναγκαλισμένα σωματίδια παραμένουν συνδεδεμένα έτσι ώστε όταν μια ενέργεια πραγματοποιηθεί σε ένα από αυτά, τότε αυτόματα επηρεάζεται και το άλλο, ακόμα και αν απέχουν μεταξύ τους κατά τεράστιες αποστάσεις. Το συγκεκριμένο φαινόμενο «ταλαιπώρησε» τόσο πολύ τον Albert Einstein που το ονόμασε παράξενη δράση από απόσταση (spooky action at a distance).

Οι κανόνες της κβαντομηχανικής λένε ότι ένα φωτόνιο (σωματίδιο φωτός) που δεν έχει παρατηρηθεί ακόμα, υπάρχει σε όλες τις πιθανές του μορφές (κύμα και σωματίδιο), αλλά μόλις παρατηρηθεί ή μετρηθεί τότε υπάρχει μόνο σε μία κατάσταση.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό των υποατομικών σωματιδίων το οποίο θα μας βοηθήσει για την κατανόηση του φαινομένου είναι το λεγόμενο spin( περιστροφή) του σωματιδίου το οποίο είναι εξ’ίσου σημαντικό όσο και η μάζα αλλά και το ηλεκτρικό φορτίο.Το spin στη συγκεκριμένη περίπτωση αναπαρίσταται σαν ένας άξονας περιστροφής αν και στη πραγματικότητα τα σωματίδια δεν περιστρέφονται.

Ο εναγκαλισμός λοιπόν συμβαίνει όταν ένα ζευγάρι σωματιδίων, όπως τα φωτόνια, αλληλεπιδρούν. Μια ακτίνα laser που πυροδοτείται μέσα από ένα συγκεκριμένο είδος κρύσταλλων μπορεί να προκαλέσει ορισμένα φωτόνια να χωριστούν σε ζευγάρια εναγκαλισμένων φωτονίων τα οποία μπορούν μετά να χωριστούν μεταξύ τους κατά τεράστιες αποστάσεις, χιλιάδες χιλιόμετρα ή και παραπάνω.

Όταν παρατηρηθεί, το φωτόνιο Α παίρνει για παράδειγμα spin προς τα πάνω.Την ίδια στιγμή το αντίστοιχο εναγκαλισμένο φωτόνιο Β, που είναι πλέον χιλιόμετρα μακριά παίρνει την ακριβώς ανάποδη ένδειξη δηλαδή spin προς τα κάτω.Η μεταφορά κατάστασης μεταξύ φωτονίου Α και φωτονίου Β γίνεται με ταχύτητα τουλάχιστον 10,000 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός, πιθανότατα ίσως και ταυτόχρονα, ανεξαρτήτως απόστασης.

Ένα πείραμα που έχει προταθεί είναι να στείλουμε το ένα εκ των δύο εναγκαλισμένων φωτονίων στον διεθνή διαστημικό σταθμό που είναι σε τροχιά γύρω από τη γη σε απόσταση περίπου 500 χιλιομέτρων.Αυτή θα είναι η μεγαλύτερη απόσταση που θα έχει ελεγχθεί το φαινόμενο πειραματικά.

Οι πρακτικές εφαρμογές, αν καταφέρουμε να δαμάσουμε το φαινόμενο του κβαντικού εναγκαλισμού θα είναι τεράστιες.Από την δημιουργία υπερσύγχρονων κβαντικών υπολογιστών, της δραματικής βελτίωσης της κρυπτογράφησης, ίσως ακόμα και της κβαντικής τηλεμεταφοράς πληροφοριών.

Το επιστημονικό κανάλι Veritasium του youtube έφτιαξε ένα πολύ ωραίο βίντεο για να εξηγήσει το συγκεκριμένο φαινόμενο και σας το παραθέτουμε παρακάτω.




Αντιδράσεις:

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου