της Δήμητρας Σπανού , χημικού καθηγήτριας Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης
Κβαντικός εναγκαλισμός ή κβαντική διεμπλοκή
Στον κβαντικό ενεγκαλισμό έχουμε την εφαρμογή της αρχής της υπέρθεσης σε ένα σύνθετο σύστημα
Ο κβαντικός εναγκαλισμός είναι η επέκταση του φαινόμενου της υπέρθεσης όταν έχουμε περισσότερα του ενός σωματίδια.
Να θυμηθούμε το φαινόμενο αυτό κατά το οποίο οι επί μέρους συναρτήσεις που αποτελούν και περιέχονται στην συματοσυνάρτηση ενός κβαντικού σωματιδίου είναι δυνατόν να διαχωριστούν (διέλευση φωτονίου ή ηλεκτρονίου από δυο σχισμές) και να επανενωθούν στην συνέχεια συμβάλλοντας από δυο κατευθύνσεις . Έχουμε δηλαδή το ιδιόρυθμο φαινόμενο ένα σωματίδιο να συμβάλει στον εαυτό του
Όταν το κβαντικό σύστημα περιέχει περισσότερα από ένα σωματίδια η αρχή της υπέρθεσης παράγει το φαινόμενο του κβαντικού εναγκαλισμού που σημειώθηκε για πρώτη φορά από τον Χαιζεμπεργκ το 1926
Παραγωγή καταστάσεων κβαντικού εναγκαλισμού
Κβαντικός εναγκαλισμός μπορεί να συμβεί σε ορισμένες από τις ιδιότητες των σωματιδίων όπως για παράδειγμα την πόλωση ή το spin.
Μπορεί όμως να έχουμε εναγκαλισμό ως προς όλες τις ιδιότητες και αυτά λέμε εναγκαλισμένα σωματίδια που μπορεί να συμβεί τυχαία ή πειραματικά
- Η πιο γνωστή τεχνική για την παραγωγή εναγκαλισμένων σωματιδίων είναι η τεχνική της διέγερσης και αποδιέγερσης ατόμων. Κατά την αποδιέγερση των ατόμων εκπέμπονται φωτόνια και παρατηρείται πρόκειται για εναγκαλισμένων φωτονίων δηλαδή συντονισμένα φωτόνια που ακολουθούν μια "κοινή μοίρα". Χρησιμοποιούνται ειδικές διατάξεις που περιλαμβάνουν λείζερ και ειδικούς μη γραμμικούς κρυστάλλους.
Η παραγωγή εναγκαλισμένων φωτονίων γίνεται όταν από από τα αρχικά προσπίπτοντα λέιζερ φωτόνια παράγονται από την αποδιέγερσή τους φωτονία σε χαμηλότερες συχνότητες , που είναι εναγκαλισμένα δηλαδή εντελώς συντονισμένα παρ όλο που μπορεί να κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις
(Και τα αρχικά προσπίπτοντα ήταν εναγκαλισμένα βέβαια αλλά μόνο στην πόλωσή και στην κατεύθυνσή τους)
Κατά την έξοδό τους από τον κρύσταλλο δεν δημιουργούναι κροσσοί συμβόλής αλλά οι απερχόμενες ακινοβολίες εντοπίζονταν σε ένα"συναντιώνται" σε ένα σημείο.
Μετα τα πειράματα για την παραγωγή εναγκαλισμένων φωτονίων ακολούθησαν έρευνες γύρω στο 1970 για την παραγωγή εναγκαλισμένων νετρονίων σε πανεπιστήμια της Βιένης και των ΗΠΑ (ΜΙΤ) ταυτόχρονα. Χρησιμοποιήθηκαν θερμικά νετρόνια πυρηνικού αντιδραστήρα και κρύσταλλοι σιλικόνης. Τα νετρόνια μέσα στον κρύσταλλο, περιθλώνται ,αντανακλώνται και επανακατευθύνονται πέφτοντας πάνω στις επιφάνειες (πλάκες) του κρυστάλλου και ανασυνδυάζονται έτσι ώστε να δώσουν φαινόμενα συμβολής.
Κατά την έξοδό τους από τον κρύσταλλο οι απερχόμενες ακινοβολίες εντοπίζονταν εκεί που "συναντιώνται" , σε ένα σημείο, που ήταν μια κορυφή ή μια κοιλία. (αυτό θυμίζει και την θεωρία ντε Μπρογκλι)
Η μελέτη για τα εναγκαλισμένα νετρόνια συνεχίστηκε και το 1975 όταν από το πανεπιστήμιο του Μιζούρι αποδείχτηκε πειραματικά η επίδρασης της βαρύτητας των νετρονίων στην συμβολή τους, μετά από την εξοδό τους από τον κρύσταλλο.
- Ένας άλλος τρόπος που παράγονται εναγκαλισμένα φωτόνια είναι κατά την εξαύλωση ενός ταχέως κινούμενου ηλεκτρονίου κατά την σύγκρουσή του με ένα ποζιτρόνιο κατά την οποία παράγωνται δυο φωτόνια και αυτά είναι εναγκαλισμένα.
Κβαντική τηλεμεταφορά πληροφορίας με την βοήθεια του εναγκαλισμού σωματιδίων
Η μεταφορά πληροφορίας μπορεί να γίνει μέσω ενός ζεύγους εναγκαλισμένων σωματιδίων . Παράλληλα όμως με την μεταφορά πληροφορίας από τον κβαντικό δίαυλο υπάρχει και αυτή του κλασσικού διαυλου που δεν μπορεί η ταχύτητά της να ξεπεράσει το όριο του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου δηλαδή την ταχύτητα του φωτός
Εάν θεωρήσουμε ότι η πληροφορία που πρέπει να μεταφερθεί μεταξύ δυο εναγκαλισμένων σωματιδίων Α και Β είναι ένα τρίτο σωματίδιο Γ. Την πληροφορία αυτήν διοχετεύουμε στο σωματίδιο Α . Το σωματίδιο Α υφίσταται μια μερική τροποποίηση από την σχέση αυτή με το Γ, την οποία αυτόματα λαμβάνει το εναγκαλισμένο συζυγές του σωμάτιο Β. Δεν μπορεί όμως να μεταφέρει το σύνολο της πληροφορίας (αναλόγως βέβαια και με το σχετικό μέγεθος ) και αυτόματα το Β σωματίδιο, κάνει τις μετατροπές που είναι δυνατόν, ώστε να συνεχίσει να βρίσκεται σε συντονισμό με το Α. Όμως δεν μεταφέρεται το σύνολο της πληροφορίας και έτσι το υπόλοιπο μέρος πρέπει να αποσταλεί με τον κλασσικό τρόπο και με ταχύτητα έως αυτήν του φωτός
Σχεδιάγραμα από το βιβλίο Κβαντικός Εναγκλαλισμός (Amir D. Aczel)
Πάνω στο θέμα του κβαντικού εναγκαλισμού και της μη τοπικότητας έγιναν τις πρόσφατες δεκαετίες πολλά πειράματα και μεγάλες προσπάθειες να διελευκάνουν το μυστήριο που μπέρδευε κι αυτόν τον Αινστάιν παλαιότερα , αυτό δηλαδή της μετάδοσης πληροφοριών με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός.
Στην πλειοψηφία τους ορισμένα από τα πειράματα αυτά ( που έγιναν κυρίως από τον Άλεν Άσπε) απέδειξαν την μη τοπικότητα την κβαντική θεωρία, ενώ αντίθετα καταρρίφθηκε μια προηγούμενη θεωρία του Μπελλ για τις κρυμένες μεταβλητές που εκδηλώνονται στην διάρκεια της πορείας των εναγκαλισμένων σωματιδίων.
Ο Άσπε δημιούργησε πειραματικές συνθήκες, ώστε να αποκλείσει τις πιθανότητες ανταλλαγής μυνημάτων κατά την διάρκεια των ξεχωριστών δρόμων που ακολουθούσαν δυο εναγκαλισμένα φωτόνια ώστε να έχει καθαρά αποτελέσματα.
Όταν γίνεται μέτρηση σε ένα από τα δυο κβαντικά εναγκαλισμένα σωματίδια που βρίσκονται σε μη τοπική σύνδεση, δεν γνωρίζουμε ακριβώς το αποτέλεσμα που θα πάρουμε εκ των προτέρων γιατί στις οι κβαντικές μεττρήσεις (λαμβάνοντας υπ όψη βέβαια και τις περιορισμένες δυνατότητές μας) τα πράγματα για μας είναι λίγο έως πολύ "τυχαία". Όμως γνωρίζουμε μετά την μέτρηση στο πρώτο από τα δυο εναγκαλισμένα σωματίδια ποια τιμή πρέπει να περιμένουμε για το δεύτερο. Εάν για παράδειγμα μετράμε την ιδιοστροφορμή του ενός σωματιδίου κατά μήκος μιας κατεύθυνσης, δεν γνωρίζουμε ακριβώς την τιμή που θα πάρουμε γιατί στην κβαντική θεωρία και ανάλογα με τις δυνατότητες που έχουμε δεν μπορεί να αποκλείουμε το τυχαίο). Όμως γνωρίζουμε ποια τιμή θα πρέπει να περιμένουμε για το δεύτερο κβαντικά εναγκαλισμένο σωματίδιο για το οποίο εάν πρόκειται για φερμιόνιο θα πρέπει ανάλογα με την αρχή του Πάολι να περιμένουμε αντίθετη στροφορμή κατά την ίδια κατεύθυνση.
Όταν γίνεται μέτρηση της πόλωσης ενός από δύο εναγκαλισμένα φωτόνια σε μη τοπική σύνδεση αυτό που θα περομένουμε από το δεύτερο εναγκαλισμένο και σε μη τοπική σύνδεση φωτόνιο είναι να έχει την ίδια πόλωση επειδή είναι μποζόνιο και τα μποζόνια τείνουν να λαμβάνουν ίδιους κβαντικούς αριθμούς.
Αναρρωτιέμαι σχετικά με τα ηλεκτρόνια των στοιβάδων κατά τον σχηματισμό των ατόμων των χημικών στοιχείων, εάν πρόκειται για εναγκαλισμένα ηλεκτρόνια, που είναι το πιθανότερο , μιας που πολλές από τις ιδιότητες τους είναι κοινές ή συντονισμένες και που έχουν κοινή και ταυτόχρονη προέλευση ή και δημιουργία.
Σε σύγχρονες έρευνες και πειράματα , το θέμα της κβαντικής μεταφοράς πληροφοριών είναι στην πρώτη σειρά των προσπαθειών των επιστημόνων.
Αρκετά είναι τα δημοσιεύματα που δίνουν κάποιες πληροφορίες
Οι άνθρωποι θα διακτινίζονται.....Εγινε το πρώτο βήμα
Ακριβή τηλεμεταφορά κβαντικών πληροφοριών σε απόσταση τριών μέτρων κατάφεραν να πραγματοποιήσουν Ολλανδοί επιστήμονες κ.λ.π. κ.λ.π.
Το όφελος θα είναι η δημιουργία του «κβαντικού διαδικτύου», που θα διασυνδέει αστραπιαία εξίσου γρήγορους κβαντικούς υπολογιστές.
Κινέζοι επιστήμονες πέτυχαν να μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες μεταξύ φωτονίων σε απόσταση μεγαλύτερη από ποτέ, συγκεκριμένα άνω των 16 χιλιομέτρων.
(https://trampanews.blogspot.nl/2010_05_01_archive.html)
Η ιδιότητα της κβαντικής τηλεμεταφοράς επιτρέπει στην κβαντική πληροφορία να «τηλεμεταφέρεται», καθώς το φωτόνιο ή το ιόν «στέλνεται» σε μια απόσταση-προορισμό. Στην ουσία όμως, η πληροφορία δεν «μεταδίδεται», αλλά, με κάποιο τρόπο, αυτομάτως το φωτόνιο «υποδοχής» αλλάζει τις ιδιότητές του σε συγχρονισμό με το φωτόνιο «αποστολής». Η πρώτη πειραματική απόδειξη του φαινομένου είχε γίνει το 1997 από επιστήμονες στην Αυστρία και την Ιταλία.
....Το επίτευγμα, που παρουσιάστηκε στο περιοδικό “Nature Photonics”, κατέστη εφικτό από ερευνητές του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας και του Πανεπιστημίου Τσινγκούα του Πεκίνου....
Εντελώς μέσα στο πνεύμα είναι και όλα αυτά τα σενάρια επιστημονικής φαντασίας που μιλούν για τηλεμεταφορά ανθρώπων ΄. Μπορεί όμως η τηλεμεταφορά να φαίνεται ανέφικτη από τις μέχρι τώρα έρευνες, όμως τα ολογράμματα είναι ήδη πραγματικότητα
και το κβαντικό διαδίκτυο είναι προ των πυλών
** Επετεύχθη κβαντική τηλεμεταφορά πληροφοριών (video)
Η εξέλιξη της συγκεκριμένης έρευνας θα συμβάλει στη δημιουργία του «κβαντικού διαδικτύου», που θα διασυνδέει αστραπιαία εξίσου γρήγορους κβαντικούς υπολογιστές. Ακόμη πιο άμεσα, προτού υλοποιηθεί το κβαντικό διαδίκτυο, ητηλεμεταφορά κβαντικών δεδομένων θα καταστήσει πιο ασφαλής από τους «ωτακουστές» τις σημερινές επικοινωνίες, καθώς η μετάδοση κβαντικών δεδομένων θεωρείται 100% ασφαλής (θεωρητικά τουλάχιστον).
Τριπλός εναγκαλισμός
Η προσπάθεια συνεχίστηκε με τa πειράματα παραγωγής τριών εναγκαλισμένων σωματιδίων το 1997
Τα εναγκαλισμένα σωματίδια υπερβαίνουν τον χώρο. Είναι στην πραγματικότητα, τμήματα ενός συστήματος και το σύστημα αυτό, δεν επιρρεάζεται από την φυσική απόσταση μεταξύ των μελών- συστατικών του. Λειτουργεί σαν μια και μόνη οντότητα. Η ιδιότητα αυτή εντοπίστηκε αρχικά από μαθηματικούς συλλογισμούς και στην συνέχεια διαπιστώθηκε ότι ισχύει πραγματικά, στην κβαντική πραγματικότητα
τα εναγκαλισμένα σωματίδια επικοινωνούν σαν να είναι τα μέλη του ίδιου σώματος, χωρίς να ανταλλάσουν μεταξύ τους ξεχωριστά πληροφορίες
ΠΗΓΕΣ
Κβαντικός εναγκαλισμός Amir D. Aczel
https://www.otherside.gr/2010/09/treli-fysiki-7-paraxenes-prosfates-anakalypseis/
www.imerisia.gr › ΕΙΔΗΣΕΙΣ › ΕΠΙΣΤΗΜΗ
https://trampanews.blogspot.nl/2010_05_01_archive.html