เมื่อไอน์สไตน์เยาะเย้ยตัวเองว่าเป็น"การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล", ควอนตัมสิ่งกีดขวางเป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่อนุภาคควอนตัมสองตัวมีปฏิสัมพันธ์กันในลักษณะที่พวกมันเชื่อมโยงกันอย่างลึกซึ้ง และโดยพื้นฐานแล้ว 'แบ่งปัน' การดำรงอยู่
ซึ่งหมายความว่าสิ่งที่เกิดขึ้นกับอนุภาคหนึ่งจะส่งผลต่ออีกอนุภาคหนึ่งโดยตรงในทันที แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไปหลายปีแสงก็ตาม มันฟังดูบ้า แต่สิ่งกีดขวางควอนตัมจริงๆ แล้วกำลังถูกใช้ในห้องแล็บทั่วโลกในขณะนี้ และนักฟิสิกส์ในประเทศจีนเพิ่งทำลายสถิติปัจจุบันว่าจะมีโฟตอน (หรืออนุภาคของแสง) พันกันได้กี่โฟตอน
เคยคิดว่าเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก และจำกัดอยู่เพียงการอภิปรายเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นเท่านั้นตกเหนือขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ- สปอยล์ : เรายังไม่รู้ -สิ่งกีดขวางควอนตัมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้กลายเป็นแกนนำสำหรับนักฟิสิกส์ที่ทำงานทุกอย่างตั้งแต่การเข้ารหัสถึงการเคลื่อนย้ายมวลสาร-
การประยุกต์ใช้ควอนตัมพัวพันที่น่าตื่นเต้นที่สุดในขณะนี้ก็คือการคำนวณควอนตัม-เป็นเทคโนโลยีที่คาดว่าจะเปลี่ยนทุกอย่างเกี่ยวกับวิธีที่เราประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลในอนาคต
พิจารณาสิ่งนี้: 'ใหม่ของ Googleเท่าๆ กับคอมพิวเตอร์' เร็วกว่าแล็ปท็อปของคุณถึง 100 ล้านเท่า และมันไม่ใช่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เหมาะสมด้วยซ้ำ-
นักฟิสิกส์เก่งมากในการพันโฟตอนในห้องแล็บ มากเสียจนทีมในสหรัฐฯ กำลังหาวิธีรับสมัครอาสาสมัครที่เป็นมนุษย์เพื่อ 'เห็น' ด้วยตาเปล่า- แต่มีข้อ จำกัด ว่าสามารถเข้าไปพัวพันได้ครั้งละกี่ตัว
ตามรายงานของ MIT Technology Reviewจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ขีดจำกัดของจำนวนโฟตอนที่พันกันในแต่ละครั้งได้คือเพียงแปดเหตุการณ์ และเหตุการณ์พัวพันนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในอัตราประมาณเก้าเหตุการณ์ต่อชั่วโมงเท่านั้น
หากเราต้องการพิสูจน์สักครั้งคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเคลื่อนย้ายควอนตัมเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ได้สำหรับอนาคต เราจะต้องสร้างสิ่งกีดขวางในอัตราที่เร็วกว่ามาก และเกี่ยวข้องกับโฟตอนที่เพิ่มมากขึ้น
โชคดีที่นั่นคือสิ่งที่ทีมงานจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนในเหอเฟยอ้างว่าทำ
“วันนี้ พวกเขาประกาศว่าพวกเขาสร้างการพันกันของโฟตอน 10 โฟตอนเป็นครั้งแรก และพวกเขาก็ทำได้ด้วยอัตราการนับที่สูงกว่าสิ่งใดๆ ที่เป็นไปได้ถึงสามระดับจนถึงตอนนี้”กล่าวว่าการทบทวนเทคโนโลยี-
แล้วพวกเขาทำมันได้อย่างไร? นักวิจัยซึ่งนำโดยนักฟิสิกส์ Xi-Lin Wang ได้ค้นพบวิธีเอาชนะอุปสรรคหลักเมื่อพูดถึงโฟตอนที่พันกันโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการแปลงพาราเมตริกที่เกิดขึ้นเอง
โดยพื้นฐานแล้ว หากคุณต้องการสร้างโฟตอนที่พันกัน คุณจะต้องนำโฟตอนที่มีพลังหนึ่งตัว และใช้เลเซอร์เพื่อแยกมันออกเป็นโฟตอนสองตัวโดยมีประจุต่ำกว่าภายในผลึกของเบต้า-แบเรียมบอเรต โฟตอนทั้งสองนี้จะออกมาพันกันตามธรรมชาติ
หากต้องการสร้างบางสิ่งเช่นการพันกันของโฟตอนแปดโฟตอน หรือการทำลายสถิติการพันกันของโฟตอน 10 โฟตอน คุณสามารถป้อนพวกมันผ่านตัวแยกลำแสงและให้มันมาถึงเวลาเดียวกันเป๊ะๆ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถรวมคู่ที่พันกันเข้าด้วยกันได้
หากต้องการสร้างคู่ที่พัวพันกันมากขึ้นเรื่อยๆ คุณจะต้องซัดคริสตัลต่อไป แต่ปัญหาคือคุณจะประสบความสำเร็จเท่านั้นประมาณหนึ่งในทุกๆ ล้านล้านครั้ง- จากนั้นคุณต้องแน่ใจว่าคุณได้รวบรวมสิ่งที่คุณผลิตจริง ๆ
"นั่นไม่ใช่งานง่าย"Tech Review อธิบาย"ไม่น้อยเพราะโฟตอนที่ออกมาจากคริสตัลในทิศทางที่แตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ไม่สามารถคาดเดาได้ง่ายนัก นักฟิสิกส์รวบรวมโฟตอนจากจุดสองจุดที่มีแนวโน้มว่าจะเกิดขึ้นมากที่สุด แต่โฟตอนที่พันกันส่วนใหญ่จะสูญเสียไป "
มันจะต้องมีวิธีที่ดีกว่าใช่ไหม? ขวา.
ทีมงานของ Wang ได้คิดหาวิธีแก้ปัญหานี้โดยการจำกัดจำนวนทิศทางที่โฟตอนลูกสาวที่พันกันนี้สามารถบินออกไปได้ โดยการควบคุมรูปร่างของลำแสงโฟตอน
พวกเขาไม่เพียงแต่เพิ่มจำนวนคู่ที่พันกันซึ่งสามารถรวบรวมได้โดยการทำเช่นนี้ แต่ยังได้รวมเทคนิคใหม่นี้เข้ากับกำลังเลเซอร์ 10 ล้านวัตต์ต่อวัตต์ ซึ่งช่วยให้โฟตอนพันกันได้มากขึ้นในแต่ละครั้ง
"เราแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าโฟตอนเดี่ยว 10 ตัวพัวพันกันอย่างแท้จริงและกลั่นกรองได้" นักวิจัยกล่าวในรายงานของพวกเขาเผยแพร่บนเว็บไซต์ก่อนการพิมพ์ arXiv.org
สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือ การศึกษานี้ได้รับการเผยแพร่ทางออนไลน์ก่อนที่จะได้รับการตรวจทานโดยผู้ทรงคุณวุฒิในวารสาร ดังนั้นบันทึกจะต้องได้รับการยืนยันโดยอิสระ
แต่เมื่อประกาศอย่างเป็นทางการแล้ว สิ่งใหม่นี้กระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการผลิตคู่ที่พัวพันควอนตัมที่เชื่อมต่อกันสามารถเผยแพร่ไปยังห้องปฏิบัติการทั่วโลก และช่วยให้เราทราบทันทีว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงๆ แล้วคือสิ่งที่พวกเขาคิดว่าเป็นจริงๆ-
