นักวิทยาศาสตร์ส่องแสงเล็กน้อยอย่างแท้จริงในกระบวนการที่น่างงงวยที่ควบคุมอะตอมในการทดลองใหม่ที่แสดงให้เห็นถึงผลของการตีกลับโฟตอนหนึ่งของแสงจากอะตอม
อะตอมและอนุภาคเชื่อฟังชุดของกฎที่เรียกว่ากลศาสตร์ควอนตัมที่ค่อนข้างแตกต่างจากกฎของวัตถุธรรมดา
“ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพฤติกรรมเชิงกลของควอนตัมและพฤติกรรมคลาสสิกคือระบบควอนตัมสามารถมีอยู่ในหลายรัฐความเป็นจริงหลายอย่างในเวลาเดียวกัน” Roee Ozeri นักฟิสิกส์ของสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann ในอิสราเอลอธิบาย "พวกเขาสามารถอยู่ในหลายตำแหน่งในเวลาเดียวกันหรือสามารถชี้ไปหลายทิศทางในเวลาเดียวกัน"
สำหรับวัตถุในชีวิตประจำวันในโลกมหึมาความสามารถในการอยู่ในสองแห่งในครั้งเดียวเรียกว่าการซ้อนทับหายไปและฟิสิกส์คลาสสิกจะเข้ามาแทนที่ เมื่อระบบควอนตัมการเปลี่ยนผ่านสู่โลกคลาสสิกมันเรียกว่า Decoherence -ภาพถ่ายที่น่าทึ่งของขนาดเล็กมาก-
“ Decoherence เป็นกระบวนการที่ปรากฏการณ์นี้อยู่ในหลายรัฐในเวลาเดียวกันล้างออกไปและระบบก็มาบรรจบกันเป็นความจริงทางกายภาพเดียว” Ozeri กล่าว
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่า Decoherence ทำงานอย่างไร Ozeri และเพื่อนร่วมงานของเขานำโดย Yinnon Glickman สถาบันวิทยาศาสตร์ของ Weizmann ซึ่งเป็นอนุภาคแสงเดียวที่เรียกว่าโฟตอนจากเลเซอร์ที่อะตอม หลังจากโฟตอนตีอะตอมพวกมันเด้งออกไป (กระบวนการที่เรียกว่าการกระเจิง) และถูกรวบรวมโดยเครื่องตรวจจับ ที่อนุญาตให้นักวิจัยวัดผลกระทบของแสงต่อการหมุนของแต่ละอะตอม
การซ้อนทับมักจะถูกทำลาย (เรียกว่า decoherence) เมื่อกวัดระบบควอนตัมเนื่องจากการกระทำของการวัดทำให้ระบบเข้าสู่สถานะหนึ่งหรืออื่น ๆ แต่นักวิจัยพบว่าในการทดลองของพวกเขาผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับว่าการหมุนของอะตอมนั้นสอดคล้องกับทิศทางของแสงเลเซอร์หรือไม่
หากการหมุนของอะตอมเริ่มต้นในทิศทางที่แตกต่างจากการวางแนวของแสงแล้วอะตอมก็จะพันกันด้วยอนุภาคของแสงที่เรียกว่าโฟตอน เมื่อไรสองอนุภาคถูกพันกันพวกเขายังคงการเชื่อมต่อแม้ว่าจะแยกออกจากกันเพื่อให้การกระทำที่ดำเนินการกับอนุภาคหนึ่งจะส่งผลกระทบต่ออีกอนุภาค
การพัวพันเปิดประตูสู่ความไม่ลงรอยกันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของอนุภาคทั้งสองจะทำให้อีกฝ่ายไม่พอใจ ในกรณีของการทดลอง decoherence ตั้งอยู่เมื่อโฟตอนตอนนี้เข้าไปพัวพันกับอะตอมถูกดูดซับโดยเครื่องตรวจจับแสง
อย่างไรก็ตามการทดลองยังแสดงให้เห็นว่าหากการหมุนของอะตอมนั้นอยู่ในแนวแรกในทิศทางเดียวกับแสงเลเซอร์โฟตอนและอะตอมก็ไม่ได้พาดพิงถึงและทำให้ Decoherence หลีกเลี่ยงได้
“ ในการศึกษานี้ Glickman และคณะแสดงให้เห็นว่าการซ้อนทับควอนตัมได้รับการเก็บรักษาไว้หากตรวจพบโฟตอนในทิศทางที่กำหนดไว้อย่างดีและซิงโครไนซ์กับขั้นตอนของการซ้อนทับควอนตัม
การค้นพบนี้สามารถช่วยนักฟิสิกส์ควบคุมพลังของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับเทคโนโลยีเช่นนาฬิกาที่ดีกว่าหรือคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งจะช่วยเพิ่มพลังงานและความเร็วอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ที่มีความผิดปกติ เพื่อที่จะตระหนักถึงเทคโนโลยีเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์จะต้องสามารถจัดการและวัดระบบควอนตัมได้ในขณะที่รักษาลักษณะควอนตัมโดยไม่ทำให้เกิดการรื้อถอน
“ เทคโนโลยีทั้งหมดเหล่านี้พึ่งพาพฤติกรรมควอนตัมของระบบเหล่านี้จริงๆ” โอเซอร์บอก Livescience "เพื่อจุดประสงค์นี้คุณต้องต่อสู้กับ Decoherence คุณต้องเข้าใจกลไกที่ทำให้มันเกิดขึ้นกับการแก้ไขการรักษา"
การศึกษาใหม่อาจเป็นขั้นตอนในทิศทางนั้น
“ นี่เป็นการทดลองที่ประณีตมากขึ้นลึกลงไปในกระบวนการกระจายแสง” Maunz กล่าว "มันเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่จะเห็นว่าการปล่อยโฟตอนที่เกิดขึ้นเองไม่จำเป็นต้องทำลายการซ้อนทับควอนตัมความเข้าใจในกระบวนการวัดควอนตัมและการรื้อถอนระบบควอนตัมที่ได้จากการทดลองนี้ทำให้เข้าใจถึงปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐาน
ติดตาม Clara Moskowitz@claramoskowitzและGoogle+- ติดตาม Livescience บน Twitter@livescience-FacebookหรือGoogle+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience.com-
