واقعیت تا زمانی که آن را اندازه نگیرید وجود ندارد وبازیهای کوانتومی این موضوع را تایید می کند.
به گزارش تک ناک، مکانیک کوانتومی می گوید که آنچه وجود دارد بستگی به اندازه گیری شما دارد. اثبات واقعیت معمولاً شامل مقایسه احتمالات مخفیانه می شود، اما فیزیکدانان در چین این نکته را به روشی واضح تر بیان کرده اند.
آنها یک بازی تطبیقی انجام دادند که در آن دو بازیکن از اثرات کوانتومی استفاده میکنند تا هر بار برنده شوند . آنها نمی توانند از اندازهگیریهایی که صرفاً واقعیت موجود را نشان دهد در این بازی استفاده کنند.
آدان کابلو، فیزیکدان نظری در دانشگاه سویل که این بازی را در سال 2001 بیان کرد، میگوید: از نظر من، این سادهترین سناریویی است که در آن این اتفاق میافتد. آن برود بنت، دانشمند اطلاعات کوانتومی در دانشگاه اتاوا، می گوید در قلمرو کوانتومی درحال مشاهده چیزی هستیم که معادل کلاسیکی ندارد.
یک ذره کوانتومی می تواند در دو شرایط متقابل وجود داشته باشد. به عنوان مثال، یک فوتون را می توان قطبی کرد تا میدان الکتریکی موجود در آن به طور همزمان به صورت عمودی، افقی یا هر دو طرف حداقل تا زمانی که اندازه گیری شود بچرخد.
سپس حالت دو طرفه به طور تصادفی به صورت عمودی یا افقی فرو میریزد. موضوع حیاتی این است که مهم نیست که چگونه حالت دو طرفه فرو می ریزد، یک مشاهده گر نمی تواند فرض کند که اندازه گیری صرفاً نشان می دهد که چگونه فوتون قبلاً قطبی شده است. قطبیت فقط با اندازه گیری ظاهر می شود.
آن قسمت آخر آلبرت انیشتین را که فکر میکرد چیزی شبیه قطبش فوتون باید ارزشی مستقل از اندازهگیری آن داشته باشد را ناراحت میکند. او پیشنهاد کرد که ذرات ممکن است حامل “متغیرهای پنهان” باشند که چگونگی فروپاشی یک حالت دو طرفه را تعیین می کند. با این حال، در سال 1964، جان بل، نظریه پرداز بریتانیایی، راهی برای اثبات تجربی این موضوع پیدا کرد که چنین متغیرهای پنهانی نمی توانند با بهره برداری از پدیده ای به نام درهم تنیدگی وجود داشته باشند.
دو فوتون را می توان به گونه ای درهم تنید که هر کدام در یک حالت دو طرفه نامشخص باشند، اما قطبش های آنها با هم مرتبط است به طوری که اگر یکی افقی باشد، دیگری باید عمودی باشد و بالعکس. کاوش درهم تنیدگی مشکل است.
برای انجام این کار، آلیس و باب هر کدام باید یک دستگاه اندازه گیری داشته باشند. این دستگاه ها می توانند به طور مستقل جهت دهی شوند، بنابراین آلیس می تواند آزمایش کند که آیا فوتون او به صورت افقی یا عمودی قطبی شده است، در حالی که باب می تواند ردیاب خود را با یک زاویه مشخص تغییر دهد. جهت گیری نسبی آشکارسازها بر میزان صحت اندازه گیری تاثیر میگذارد.
بل تصور کرد که آلیس و باب ردیاب های خود را به طور تصادفی بر روی بسیاری از اندازهگیریها به کار گیرند و سپس نتایج را با هم مقایسه میکنند. اگر متغیرهای پنهان قطبی شدن فوتون را تعیین کنند، همبستگی بین اندازهگیریهای آلیس و باب میتواند بسیار قوی باشد. اما، او استدلال کرد، نظریه کوانتومی به آنها اجازه می دهد قوی تر باشند. بسیاری از آزمایشها همبستگیهای قویتری را مشاهده کردهاند و متغیرهای پنهان را رد کردهاند، اگرچه در بسیاری از آزمایشها فقط از نظر آماری.
اکنون، شیلین وانگ و هویتیان وانگ، فیزیکدانهای دانشگاه نانجینگ و همکارانش این نکته را از طریق بازی Mermin-Peres به وضوح بیان کردهاند. در هر دور از بازی، آلیس و باب نه یک، بلکه دو جفت فوتون درهم تنیده را به اشتراک می گذارند که بر روی آنها هر اندازه گیری را که دوست دارند انجام می دهند.
هر بازیکن همچنین یک شبکه سه در سه دارد و بسته به نتیجه آن اندازهگیریها، هر مربع را با عدد 1 مثبت یا منفی پر میکند. در هر دور، یک داور به طور تصادفی یکی از ردیف های آلیس و یکی از ستون های باب را انتخاب می کند که در یک مربع همپوشانی دارند. اگر آلیس و باب در آن مربع تعداد یکسانی داشته باشند، برنده دور می شوند.
آسان به نظر می رسد: آلیس و باب 1 در هر مربع قرار می دهند تا برنده شدن را تضمین کنند. قوانین «جفت شدن» اضافی نیز مورد نیاز است به این صورت که که همه ورودیهای ردیف آلیس به 1 و ورودیهای ستون باب باید به 1- ضرب شوند.
اگر متغیرهای پنهان نتایج اندازه گیری ها را از قبل تعیین کنند، آلیس و باب نمی توانند در هر دور پیروز شوند. هر مجموعه مقادیر ممکن برای متغیرهای پنهان به طور موثر شبکه ای را مشخص می کند که از قبل با -1 و 1 پر شده است. نتایج اندازه گیری های واقعی فقط به آلیس می گوید که کدام یک را انتخاب کند.
در مورد باب هم همینطور. اما، همانطور که به راحتی با مداد و کاغذ نشان داده می شود، هیچ شبکه ای نمی تواند قوانین برابری آلیس و باب را برآورده کند. بنابراین، شبکههای آنها باید حداقل در یک مربع با هم اختلاف داشته باشند و بهطور میانگین، میتوانند حداکثر هشت راند از نه راند را برنده شوند.
مکانیک کوانتومی به آنها اجازه می دهد هر بار پیروز شوند. برای انجام این کار، آنها باید از مجموعه ای از اندازه گیری ها استفاده کنند که در سال 1990 توسط دیوید مرمین، نظریه پرداز دانشگاه کرنل، و آشر پرز، نظریه پرداز سابق در موسسه فناوری اسرائیل، ابداع شد. آلیس اندازه گیری های مربوط به مربع های ردیف مشخص شده توسط داور را انجام می دهد و باب، اندازه های مربع های موجود در ستون مشخص شده را انجام می دهد.
درهم تنیدگی تضمین می کند که آنها بر روی عدد در مربع کلید توافق دارند و اندازه گیری های آنها نیز از قوانین برابری تبعیت می کند. کل طرح کار می کند زیرا مقادیر فقط با اندازه گیری ها ظاهر می شوند. بقیه شبکه بی ربط است، زیرا مقادیری برای اندازه گیری هایی که آلیس و باب هرگز انجام نمی دهند وجود ندارد.
شی لین وانگ می گوید که تولید دو جفت فوتون درهم تنیده به طور همزمان غیرعملی است. بنابراین، در عوض، آزمایشکنندگان از یک جفت فوتون استفاده کردند که از طریق قطبش و به اصطلاح تکانه زاویهای مداری در هم تنیده شدهاند، که تعیین میکند یک فوتون موج مانند به سمت راست یا چپ میپیچد. این تیم در مطالعه ای در مطبوعات در Physical Review Letters گزارش می دهد که آزمایش کامل نیست، اما آلیس و باب 93.84 درصد از 1075930 دور را بردند که از حداکثر 88.89 درصد با متغیرهای پنهان فراتر رفت.
کابلو میگوید دیگران همین فیزیک را نشان دادهاند، اما شیلین وانگ و همکارانش دقیقاً از زبان بازی استفاده میکنند که خوب است. او می گوید که این اثبات می تواند کاربردهای عملی داشته باشد.واقعیت
Broadbent یک کاربرد واقعی در ذهن دارد: تأیید کار یک کامپیوتر کوانتومی. این کار ضروری است اما دشوار است زیرا یک کامپیوتر کوانتومی قرار است کارهایی را یک کامپیوتر معمولی انجام نمیدهد انجام دهد. با این حال، Broadbent می گوید، اگر بازی در یک برنامه تابیده می شد، نظارت بر آن می تواند تأیید کند که کامپیوتر کوانتومی در حال دستکاری حالت های درهم تنیده آن همانطور که باید باشد است.
شیلین وانگ میگوید این آزمایش عمدتاً برای نشان دادن پتانسیل فناوری مورد علاقه خود تیم بود. فوتونهایی که هم در قطبش و هم در حرکت زاویهای در هم پیچیده شدهاند. ما آرزوی بهبود کیفیت این فوتون های درهم تنیده را داریم.
