دانشمندان نخستین تصویر از گیر کوانتومی را به نمایش می‌گذارند

تصاویر قاب کامل ضبط نقض یک نابرابری بل در چهار تصویر. (A) چهار تصویر شمارنده انطباقی ارائه شده است که رابطه دارند با تصاویری از دایره فاز به دست آمده با چهار فیلتر فاز با جهت گیری های مختلف، θ2 = {0° , 45° , 90° , 135°}،مورد نیاز برای انجام تست بل. میله های مقیاس، 1 میلی متر (در صفحه‌ی جسم). (B تا E) گراف های شمارهای انطباقی به عنوان تابعی از زاویه جهت گیری θ1 مرحله فاز در امتداد جسم ارائه می شود. همان طور که نشان داده شده است، این نتایج توسط گشودن ROI ها ارائه شده به صورت حلقه های قرمز به دست آمده و از تصاویر ارائه شده در (A) استخراج شده است. نقاط آبی در نمودار ها، شمارش های انطباقی در ناحیه‌ی زاویه ای در داخل ROI ها هستند، و منحنی های قرمز مربوطند به بهترین انطباق های داده های آزمایشی توسط یک تابع کسینوس – مربعی. (B) تا (E) به ترتیب مربوطند به جهت گیری های فیلتر فاز θ2 از 0، 45، 90 و 135 درجه. اعتبار: مجله پیشرفت های علمی (2019). DOI: 10.1126 / sciadv.aaw2563
 
برای اولین بار، فیزیکدانان موفق شده اند به گرفتن عکسی از یک شکل قوی از گیر کوانتومی به نام گیر بل، که تسخیری از گواهی بصری از یک پدیده گریزان است که یک آلبرت اینشتینِ گیج روزی آن را «اقدامی شبح‌وار در یک فاصله» خوانده بود.
 
دو ذره که با یکدیگر فعل و انفعال دارند – مثلاً مانند دو فوتون که از میان یک شکاف دهنده پرتو عبور می کنند - گاهی می توانند به هم مرتبط باقی بمانند و به صورت لحظه ای حالت های فیزیکی خود را، بدون اهمیت به میزان بزرگی فاصله ای که آنها را از هم جدا می کند، به اشتراک بگذارند. این رابطه به عنوان گیر کوانتومی شناخته شده است و رشته مکانیک کوانتومی را پی بندی می کند.
 
اینشتین فکر می کرد که مکانیک کوانتومی، به علت آنی بودن تعامل از راه دور ظاهری بین دو ذره درگیر، شبح‌وار است، که این به نظر می رسید ناسازگار باشد با عناصر نظریه نسبیت خاص او.
 
بعدها، سر جان بل با تشریح یک فرم قویِ گیر که نمایش دهنده این شبح واری بود، به این مفهوم از تعامل غیر محلی صورتی رسمی داد. امروزه، در حالی که گیر بل در برنامه های کاربردی عملی مانند محاسبات کوانتومی و رمزنگاری مهار می شود، هرگز در یک تصویر منفرد ضبط نشده است.
 
در یک مقاله منتشر شده در مجله پیشرفت های علم، یک تیم فیزیکدانان از دانشگاه گلاسکو توضیح می دهند که چگونه آنها برای اولین بار شبح واری اینشتین را در یک تصویر، مرئی ساخته اند.
 
آنها یک سیستم را تدبیر کردند که جریانی از فوتون های گیردار را از یک منبع کوانتومی نور در اجسام غیر متعارف شلیک می کند - که روی مواد کریستال مایع، که فاز فوتون ها را با عبور آنها تغییر می دهد، نمایش داده می شود.
 
آنها یک دوربین فوق العاده حساس را نصب کردند که قادر به آشکار سازی فوتون های منفرد بود که تنها، هنگامی که دیدی از هر دو فوتون و دوقلوی گیردار آن داشت، یک تصویر می گرفت، و به این ترتیب رکوردی قابل رؤیت از گیر فوتون ها ایجاد می کرد.
 

تنظیم تصویربرداری برای انجام یک تست نابرابری بل در تصاویر. یک کریستال BBO که توسط یک لیزر ماوراء بنفش پمپ می شود به عنوان منبع جفت فوتون های گیر دار مورد استفاده قرار می گیرد. دو فوتون روی یک شکافنده پرتو (BS) جدا می شوند. از یک دوربین تشدید شده که ماشه آن توسط یک SPAD کشیده می شود استفاده می شود برای به دست آوردن تصاویر شبح وار از یک جسم فازی که در مسیر فوتون اول قرار دارد و به صورت غیر محلی با استفاده از چهار فیلتر فضایی مختلف فیلتر می شود که می تواند روی یک SLM (SLM2) قرار داده شده در بازوی دیگر نمایش داده شود. تصویری که ما موفق به گرفتن آن شدیم یک نمایش ظریف از یک ویژگی اساسی طبیعت است، که برای اولین بار در شکل یک تصویر دیده می شود. با کشیده شدن ماشه توسط SPAD، دوربین تصاویر انطباقی به دست می آورد که می توانند برای انجام آزمون بل استفاده شوند. اعتبار: مجله پیشرفت های علمی (2019). DOI: 10.1126 / sciadv.aaw2563
 
دکتر پل-آنتوان مورو از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه گلاسکو نویسنده اصلی مقاله است. دکتر مورو گفت: "تصویری که ما موفق به گرفتن آن شدیم یک نمایش ظریف از یک ویژگی اساسی طبیعت است، که برای اولین بار در شکل یک تصویر دیده می شود."
 
"این یک نتیجه هیجان انگیز است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای پیشبرد زمینه های در حال ظهور محاسبات کوانتومی و منجر شود به انواع جدیدی از تصویربرداری."
 
مقاله، تحت عنوان "تصویر برداری رفتار غیر محلی نوع بل" در مجله پیشرفت های علم منتشر شده است.
 

آلبرت اینشتین، گیر کوانتومی را – یعنی این که دو ذره در نقاط مختلف، حتی در دو سوی کیهان، بر روی یکدیگر تاثیر داشته باشند را - "اقدام شبح وار در یک فاصله" نامید.
 
اینشتین این نظر خود را در حالی داد که از مکانیک کوانتومی به عنوان مبحثی ناتمام انتقاد می کرد – به نظر می رسد پدیده گیر کوانتومی را با نظریه نسبیت انیشتین ناهماهنگی دارد.
 
کریستوف سیمون از هیأت علمی گروه فیزیک و نجوم در دانشکده علوم دانشگاه کالگری می گوید: "هشتاد سال پس از اینشتین، فیزیک کوانتومی هنوز آنچنان مرموز است که تفسیرهای مختلفی از معنای فیزیکی آن وجود دارد. همه تفسیرها در مورد آنچه که قرار است در هر آزمایش داده شده ای مشاهده شود توافق دارند، اما هر یک از آنها گزارش های مختلفی از این که چگونه این مشاهدات رخ می دهند می دهد."
 
سیمون می گوید: "ما اقدام شبح وار در یک فاصله را در چارچوب تفسیری از دیوید بوهم، فیزیکدان انگلیسی، در نظر می گیریم که فرض کرد هر ذره کوانتومی دارای یک موقعیت و سرعت به خوبی تعریف شده است."
 
"اگر دو ذره گیردار شوند، آنگاه اجرای یک اقدام بر روی یکی اثر فوری بر روی دیگری دارد و مقاله ما نشان می دهد که چگونه این اثر را می توان در آزمایشی با فوتون های گیردار نمایش داد."
 
منبع: دانشگاه گلاسکو و دانشگاه کالگری