Η πρώτη φωτογραφία φωτονίων σε κβαντική σύμπλεξη

Posted on 13/07/2019

0


Προφανώς κοιτάζοντας την εικόνα (π.χ. Α1) δεν μπορούμε να καταλάβουμε πως υπάρχει κβαντική σύμπλεξη!

Για πρώτη φορά οι φυσικοί έχουν καταγράψει μια εικόνα κβαντικής σύμπλεξης. Η φωτογραφία που απεικονίζει φωτόνια των οποίων οι καταστάσεις συσχετίζονται μεταξύ τους,  ανεξάρτητα από την μεταξύ τους απόσταση, δημοσιεύεται από τους Paul-Antoine Moreau et al στο άρθρο τους με τίτλο: «Imaging Bell-type nonlocal behavior» . 

Η έννοια της κβαντικής σύμπλεξης σχετίζεται με το παράδοξο EPR (Einstein, Podolsky, Rosen), με την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης κατά την κβαντική μέτρηση και το φάντασμα της δράσης από απόστασης, την ύπαρξη θεωρίας κρυμμένων μεταβλητών πίσω από την κβαντομηχανική, την ανισότητα Bell (η οποία παραβιάζεται όπως αναμενόταν στο πείραμα των Paul-Antoine Moreau et al) και εν γένει με την κλασική ερώτηση «Παίζει ο Θεός ζάρια;»

Τι είναι η κβαντική σύμπλεξη;

Πρόκειται για μια σχετικά νέα και θεμελιώδη έννοια της φυσικής. Ας δούμε πως την ορίζει ο «κβαντομηχανικός» φυσικός, ο Στέφανος Τραχανάς:
Λέμε ότι δυο κβαντικά σωματίδια 1 και 2 βρίσκονται σε μια κατάσταση κβαντικής σύμπλεξης ή, ισοδύναμα σε μια σύμπλεκτη κατάσταση, αν η κυματοσυνάρτησή τους δεν έχει την μορφή γινομένου: Ψ=ψ1·ψ2 αλλά είναι ένας γραμμικός συνδυασμός τέτοιων γινομένων.
Δηλαδή: Ψ=c1ψ1ψ2+c2φ1φ2, όπου ψ1, ψ2 κυματοσυναρτήσεις που αφορούν το σωματίδιο 1 και φ1, φ2 οι κυματοσυναρτήσεις του σωματιδίου 2.
Zεύγη σωματιδίων σε κατάσταση σύμπλεξης προκύπτουν φυσιολογικά κατά τη διάσπαση ενός αρχικού σωματιδίου σε δυο άλλα, των οποίων το ολικό σπιν οφείλει να είναι – λόγω διατήρησης της στροφορμής – ίσο με το σπιν του αρχικού. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το ακόλουθο:
Επειδή ο μηδενισμός του ολικού σπιν μπορεί να πραγματοποιηθεί με δυο τρόπους – το σωματίδιο #1 να έχει «σπιν πάνω» και το #2 «σπιν κάτω» ή το #1 «σπιν κάτω» και το #2 «σπιν πάνω» – η κατάσταση |ψ> του ζεύγους θα είναι μια επαλληλία αυτών των «τρόπων» – δηλαδή μια επαλληλία των σχετικών γινομένων |↑>|↓> και |↓>|↑> – κι επομένως μια σύμπλεκτη κατάσταση.

Μια αλλόκοτη συνέπεια της κβαντικής σύμπλεξηςΠριν από μια μέτρηση, το σπιν του κάθε σωματιδίου μπορεί να είναι πάνω ή κάτω με ίση πιθανότητα. Αν όμως το σπιν του ενός από τα δυο σωματίδια  – π.χ. αυτού που φτάνει στη Γη – μετρηθεί και βρεθεί π.χ. «πάνω», τότε το «ταίρι» του στον γαλαξία της Ανδρομέδας θα υποχρεωθεί να πραγματώσει τον άλλον από τους δύο δυνατούς προσανατολισμούς τους, δηλαδή το «σπιν κάτω». Οι τύχες των δυο σωματιδίων είναι απολύτως αλληλένδετες όσο μακριά κι αν βρίσκονται.

Και κάτι ακόμα πιο «τρελό»

Δεδομένου ότι μια κατάσταση ολικού σπιν S=0 είναι σφαιρικά συμμετρική – δηλαδή δεν έχει προτιμώμενη διεύθυνση – θα είναι:
|ψ>=1/√2 (|↑z> |↓z> – |↓z>|↑z>) ≡1/√2 (|↑u> |↓u> – |↓u>|↑u>)
όπου u μια τυχούσα κατεύθυνση. Επομένως, σε οποιοδήποτε διεύθυνση κι αν μετρηθεί το σπιν του «γήινου σωματιδίου», το ταίρι του στην Ανδρομέδα θα υποχρεωθεί επίσης να ευθυγραμμιστεί με αυτή τη διεύθυνση, και βέβαια αντιπαράλληλα προς το πρώτο. Με άλλα λόγια, είναι η δική μας αυθαίρετη απόφαση να στρέψουμε τον άξονα μέτρησης προς τη μια ή την άλλη διεύθυνση, που υποχρέωσε το «άλλο σωματίδιο» να προσανατολιστεί ανάλογα….

διαβάστε την συνέχεια ΕΔΩ: Κβαντική σύμπλεξη
Η νέα θεμελιώδης έννοια της φυσικής και ΕΔΩ: Alain Aspect: ο άνθρωπος που απέδειξε πειραματικά ότι ο Θεός παίζει ζάρια