Τα πεπλεγμένα νέφη αυξάνουν την ελπίδα της τηλεμεταφοράς

Από σελίδα του NewScientist 26 Οκτωβρίου 2001

Νέφη από τρισεκατομμύρια άτομα έχουν συνδεθεί για πρώτη φορά μέσω της κβαντικής 'εμπλοκής' - που σαν φάντασμα , σχεδόν τηλεπαθητικά συνδέει απομακρυσμένα σωματίδια μεταξύ τους. Αυτός ο άθλος ανοίγει  νέες δυνατότητες για τα κβαντικά συστήματα επικοινωνιών και τηλεμεταφορά στυλ επιστημονικής φαντασίας των αντικειμένων από τη μια θέση σε άλλη.

Η καθημερινή όψη των ατόμων είναι αυτή των στερεών, ανεξάρτητων αντικειμένων,  κάτι που μοιάζει λίγο με τις σφαίρες του μπιλιάρδου. Αλλά σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, τα άτομα απέχουν από το να είναι συγκεκριμένες οντότητες.

Τα άτομα μπορούν να πειστούν για να αλληλεπιδράσουν το ένα με το άλλο, έτσι ώστε γεγονότα που έχουν επιπτώσεις στο ένα άτομο αμέσως να έχουν επιπτώσεις και στ άλλο - ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκονται. Η μεταγλωττισμένη εμπλοκή ή περιπλοκή, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο σε υπερταχέα κβαντικά συστήματα επικοινωνιών και τρόπους τηλεμεταφερομένων αντικειμένων, μέσω άμεσων μεταφορών των ιδιότητων τους από μέρος σε μέρος.

Μέχρι πριν από λίγο, οι επιστήμονες κατόρθωναν μόνο να εμπλέξουν μερικά άτομα που βρίσκονταν κοντά το ένα στο άλλο, αυξάνοντας ένα σημάδι ερώτησης πέρα από την πρακτικότητα της κβαντικής τεχνολογίας.

Αλλά τώρα μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Aarchus στη Δανία έχει εμπλέξει δύο νέφη τρισεκατομμύρια ατόμων καισίου. Η μέθοδος θα πρέπει να λειτουργήσει για πολύ απόμακρα νέφη.

Κβαντική ιδιότητα

Η ομάδα συντόνισε τις κβαντικές καταστάσεις δύο νεφών από άτομα, με την εκμετάλλευση μιας σπουδαίας ιδιότητας που βασίζεται στην αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg. Η αρχή απαγορεύει την ακριβή γνώση της κβαντικής κατάστασης κάθε νέφους αερίου.

Αλλά όταν δύο νέφη είναι σε μια πεπλεγμένη κατάσταση, μπορείτε να επιλύσετε τις γενικές ιδιότητες των δύο συλλογών, παραδείγματος χάριν, την αποκαλούμενη συνολική κατάσταση περιστροφής (total spin state). Οι αλλαγές σε ένα νέφος αντανακλώνται μέσω αλλαγών στο άλλο νέφος, έτσι ώστε να διατηρείται η προηγούμενη γενική ιδιότητα των δύο νεφών σταθερά.

Για να συντηρήσει την ευπαθή εμπλοκή, η ομάδα προστάτευσε τα ατομικά νέφη από τις εξωτερικές διαταραχές. Το έκαναν αυτό χρησιμοποιώντας ειδικά μαγνητικά πεδία για να παγιδεψουν τα άτομα μέσα σε δύο δοχεία, που καλύφθηκαν με κερί παραφίνης.

Με την λάμψη ενός φωτός από λέιζερ,  που πέρασε μέσω των δοχείων, η ομάδα έμπλεξε τις καταστάσεις περιστροφής των δύο νεφών ατόμων και κατόπιν πρόσεξε πόσο καιρό διάρκεσε η κατάσταση. Η πλήρης εμπλοκή θα είχε διαρκέσει μόνο για ένα απειροελάχιστο διάστημα, αλλά η ομάδα διατήρησε τη μερική εμπλοκή για μισό χιλιοστό του δευτερολέπτου - που είναι αιώνες για τα κβαντικά πρότυπα.

"Το πείραμα δείχνει ότι είναι δυνατό να δημιουργηθεί η εμπλοκή με μακροσκοπικά αντικείμενα, και για να το κάνει κάποιος αρκεί να χρησιμοποιήσει κάποιος απλώς το φως ενός λέιζερ - που σημαίνει πως κάποιος μπορεί να το κάνει αυτό ακόμα και όταν χωρίζονται τα αντικείμενα με ουσιαστικές αποστάσεις," λέει ο επικεφαλής των ομάδων, Eugene Polzik.

"Επίσης έχουμε δείξει ότι η κατάσταση μπορεί να εμμείνει για πολύ καιρό, ακόμη και στη θερμοκρασία δωματίου."

"Τώρα που έχει γίνει το πείραμα, πρέπει να είναι σχετικά απλό να περιπλέξεται περισσότερα από δύο ατομικά δείγματα, ή να τηλεμεταφέρεται καταστάσεις ατομικών δειγμάτων," λέει ο Ignacio Cirac, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία.