กลศาสตร์ควอนตัมได้นำส่วนแบ่งที่เป็นธรรมของการเปิดเผยที่น่าสงสัยจากความคิดที่ว่าความเป็นจริงของวัตถุประสงค์เป็นภาพลวงตาต่อการตระหนักว่าวัตถุสามารถอยู่ในสองรัฐในครั้งเดียว (ทั้งตายและมีชีวิตเป็นต้น) พฤติกรรมควอนตัมที่ประหลาดเช่นนี้ไม่ได้สิ้นสุดเมื่อวัตถุขนาดเล็กกลายเป็นขนาดใหญ่ - มันเป็นเพียงความรู้สึกของเราและเครื่องมือของเราไม่สามารถตรวจจับได้ ตอนนี้ด้วยการต่อสู้กับกลองเล็กสองชุดนักฟิสิกส์สองทีมได้นำมาตราส่วนที่เราสามารถสังเกตได้ผลกระทบควอนตัมเข้าไปในดินแดนมหัศจรรย์
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงผลควอนตัมที่แปลกประหลาดที่เรียกว่า ความรู้นี้สามารถใช้ในการตรวจสอบแรงโน้มถ่วงควอนตัมและการออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีพลังการคำนวณไกลเกินกว่าอุปกรณ์คลาสสิกตามที่นักวิจัยระบุ
นักฟิสิกส์ได้สงสัยมานานแล้วว่าปรากฏการณ์ควอนตัมควอนตัมแปลก ๆ เป็นเวลานานเท่าใดที่เราคุ้นเคยและคาดเดาได้มากขึ้นโลกส่วนใหญ่เป็นเพราะไม่มีกฎที่ยากและรวดเร็วที่กล่าว
ที่เกี่ยวข้อง:12 การทดลองฟิสิกส์ควอนตัมที่น่าทึ่ง
หรืออย่างน้อยพวกเขาก็เคย การทดลองใหม่จากสองทีมที่แยกกันของนักวิจัยได้ก้าวกระโดดจากการสังเกตการพัวพันควอนตัมระหว่างอะตอมแต่ละตัวกับการสังเกตระหว่างเยื่ออลูมิเนียมขนาดไมครอน-หรือ "กลอง"-ทำจากอะตอมประมาณ 1 ล้านล้านอะตอม
ที่ง่ายที่สุดการพัวพันอธิบายความคิดที่ว่าสองอนุภาคสามารถมีการเชื่อมต่อที่แท้จริงที่ยังคงมีอยู่ไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ห่างกันแค่ไหน อนุภาคนั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไม่มีตัวตน: วัดบางอย่างเกี่ยวกับอนุภาคหนึ่งอนุภาคเช่นตำแหน่งและคุณจะรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของพันธมิตรที่พันกัน ทำการเปลี่ยนแปลงอนุภาคหนึ่งและการกระทำของคุณจะส่งผ่านการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันไปยังอีกอนุภาคทั้งหมดที่ความเร็วเร็วกว่าความเร็วแสง
นักวิทยาศาสตร์ในการทดลองครั้งแรกซึ่งเกิดขึ้นที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NIST) ในโบลเดอร์รัฐโคโลราโดวางกลองเล็ก ๆ แต่ละอันยาวประมาณ 10 ไมโครเมตรบนชิปคริสตัล ด้วยกลองแช่เย็นโอกาสของพวกเขาที่มีปฏิสัมพันธ์กับบางสิ่งที่อยู่นอกระบบก็ลดลงอย่างมากทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเกลี้ยกล่อมกลองเข้าสู่สถานะที่ยุ่งเหยิง
"ถ้าคุณวิเคราะห์ตำแหน่งและข้อมูลโมเมนตัมสำหรับกลองทั้งสองอย่างอิสระพวกเขาแต่ละคนดูร้อนแรง" John Teufel ผู้เขียนร่วมนักฟิสิกส์ที่ NISTกล่าวในแถลงการณ์หมายถึงความจริงที่ว่าอนุภาคสั่นสะเทือนมากขึ้นที่พวกเขาได้รับ "แต่เมื่อมองไปที่พวกเขาด้วยกันเราจะเห็นว่าสิ่งที่ดูเหมือนการเคลื่อนไหวแบบสุ่มของกลองหนึ่งมีความสัมพันธ์อย่างมากกับอีกสิ่งหนึ่งในแบบที่เป็นไปได้ผ่านการพัวพันควอนตัม-
นักวิจัยวัดขอบเขตของการพัวพันของกลองโดยดูว่าการจับคู่แอมพลิจูดของพวกเขา - ระยะทางสูงสุดจากตำแหน่งพักผ่อนของพวกเขา - เป็นขณะที่พวกเขาสั่นคลอนขึ้นและลงโดยความสูงของโปรตอนเดียว นักวิจัยเห็นว่ากลองสั่นสะเทือนในวิธีที่ซิงโครไนซ์สูง - เมื่อกลองหนึ่งมีแอมพลิจูดสูงอีกอันหนึ่งมีแอมพลิจูดต่ำและความเร็วของพวกเขาเป็นค่าที่ตรงกันข้าม
“ หากพวกเขาไม่มีความสัมพันธ์และพวกเขาทั้งคู่ก็เย็นอย่างสมบูรณ์แบบคุณสามารถเดาได้ว่าตำแหน่งเฉลี่ยของกลองอื่น ๆ ภายในความไม่แน่นอนของการเคลื่อนไหวครึ่งหนึ่ง” Teufal กล่าวหมายถึงชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่องหรือ“ Quanta” ที่วัตถุควอนตัมเช่นกลองจะสั่นคลอน กลองที่มีการสั่นสะเทือนขนาดใหญ่สองตัวดูเหมือนจะเป็นวัตถุสองชิ้น แต่พวกมันเชื่อมต่อกันด้วยการพัวพันควอนตัมที่น่ากลัว
นักวิจัย NIST ต้องการใช้ระบบกลองเพื่อสร้างโหนดหรือจุดสิ้นสุดเครือข่ายในเครือข่ายควอนตัมควบคู่ไปกับการปรับให้เข้ากับปัญหาที่ต้องการระดับความแม่นยำอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนเช่นการตรวจจับแรงโน้มถ่วงเมื่อมันทำในระดับที่เล็กที่สุด
ทีมนักวิจัยคนที่สองนำโดย Mika Sillanpääที่ Aalto University ในฟินแลนด์กำหนดให้ใช้ระบบกลองควอนตัมของตัวเองเพื่อหลีกเลี่ยงกฎที่เข้มงวดที่สุดของควอนตัมฟิสิกส์ - หลักการความไม่แน่นอนของ Heisenberg
ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Werner Heisenberg ในปี 1927 หลักการกำหนดขีด จำกัด อย่างหนักเพื่อความแม่นยำสัมบูรณ์ที่เราสามารถได้รับเมื่อวัดคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของอนุภาค มันเสริมความคิดที่ว่าในระดับที่เล็กที่สุดและพื้นฐานที่สุดของจักรวาลเป็นสัตว์ร้ายที่คลุมเครือและคาดเดาไม่ได้ไม่เคยอนุญาตให้มีข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับเรื่องนี้
คุณไม่สามารถรู้จักตำแหน่งของอนุภาคและโมเมนตัมที่มีความแม่นยำสัมบูรณ์ได้เช่น ต้องการทราบว่าอิเล็กตรอนตั้งอยู่ที่ไหน? คุณสามารถวัดได้ซ้ำ ๆ เพื่อสร้างความมั่นใจ แต่ยิ่งคุณทำเช่นนั้นมากเท่าไหร่คุณก็ยิ่งมีปฏิสัมพันธ์กับมันมากขึ้นเปลี่ยนโมเมนตัม สิ่งเดียวกันเกิดขึ้นในทางอื่น ความมั่นใจในโลกควอนตัมคือการแลกเปลี่ยน - ในดินแดนที่วัตถุมีอยู่มากขึ้นเป็นเมฆแห่งความน่าจะเป็นทำให้มั่นใจได้มากขึ้นเกี่ยวกับคุณสมบัติหนึ่งของพวกเขาหมายถึงการกลายเป็นคนอื่นน้อยลง
แต่ทีมนักวิจัยคนที่สองพบวิธีนี้ ด้วยการตีกลองควอนตัมอย่างต่อเนื่องด้วยโฟตอนหรืออนุภาคแสงเช่นพวกเขาจะกลองบ่วงนักวิจัยสามารถปรับแต่งกลองของพวกเขาให้อยู่ในสภาพที่ยุ่งเหยิง จากนั้นแทนที่จะวัดตำแหน่งกลองและโมเมนตัมของแต่ละคนนักวิจัยปฏิบัติต่อกลองที่ยุ่งเหยิงราวกับว่าพวกเขาเป็นกลองรวมตัวเดียวและวัดตำแหน่งของกลองในจินตนาการโดยไม่ส่งผลกระทบต่อความเร็ว
"ความไม่แน่นอนของควอนตัมของการเคลื่อนไหวของกลองนั้นถูกยกเลิกหากกลองทั้งสองได้รับการปฏิบัติเหมือนเป็นหนึ่งในหน่วยงานควอนตัมกลไก" ผู้เขียนนำ Laure Mercier de Lepinay นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Aalto University ในฟินแลนด์กล่าวในแถลงการณ์-
สิ่งนี้จะเปิดขึ้นในช่วงใหม่ของความเป็นไปได้สำหรับการวัดที่จะทำในระดับที่น้อยที่สุดโดยไม่มีข้อมูลใด ๆ ที่หายไปและด้วยวิธีการวัดอย่างต่อเนื่องสำหรับเซ็นเซอร์ควอนตัมใหม่ของพวกเขาเพื่อตรวจสอบการพัฒนาอย่างต่อเนื่องระบบ miniscule นักวิจัยหวังว่ากลองที่พันกันของพวกเขาจะอ่อนไหวพอที่จะวัดการบิดเบือนเล็ก ๆ ในอวกาศที่สร้างขึ้นโดยคลื่นความโน้มถ่วงและสสารมืดเช่นเดียวกับการใช้เพื่อเชื่อมโยงเครือข่ายควอนตัมเข้าด้วยกันซึ่งใช้วัตถุที่พันกันเหมือนกลองของพวกเขาเป็นรีเลย์
การทดลองทั้งสองยังเผชิญหน้ากับเราด้วยความเป็นจริงของความใกล้ชิดของเราต่อโลกควอนตัมซึ่ง-แม้จะมีการทดลองทางความคิดอย่างชัดเจนซึ่งเรียกแมวครึ่งตายครึ่งชีวิต-มีเลือดออกในตัวเราเอง
ที่อันดับแรกและที่สองทั้งสองทีมตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขา 7 พฤษภาคมในวารสารวิทยาศาสตร์
เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science
