درهم تنیدگی کوانتومی چیست؟

یکی دیگر از پدیده‌های عجیب و غریبی که به نظر می‌رسد مرز حیرت‌انگیز سرعت نور در فیزیک را می‌شکند «در هم تنیدگی کوانتومی» است. این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که ذراتی مانند فوتون‌های الکترون‌ها و… ابتدا در حالت بر هم کنش فیزیکی با همدیگر قرار گرفته و سپس از همدیگر جدا شوند.

در این صورت مابین ذرات مزبور نوعی ارتباط درونی اسرارآمیز برقرار می‌شود؛ به گونه‌ای که اگر ویژگی‌های کوانتومی یکی از این ذرات را تغییر دهیم، مابقی آن‌ها صرف نظر از اینکه با چه فاصله‌ای از ذره اول قرار گرفته باشند و مثلا یک متر با ذره مزبور فاصله داشته باشند یا یک میلیارد سال نوری بلافاصله از این تغییر تأثیر می‌پذیرند؟ هر چند پدیده اسرار آمیز در هم تنیدگی کوانتومی از اواسط دهه ۱۳۱۰ / ۱۹۳۰ مورد توجه فیزیکدان‌ها قرار گرفته بود اما مشاهده تجربی این پدیده شگفت‌انگیز باتوجه به پیچیدگی آزمایش‌های مربوطه تا سال ۱۳۵۱ / ۱۹۷۲ میسر نشده بود.

در این سال دو فیزیکدان از دانشگاه برکلی کالیفرنیا به نام‌های استوارت فریدمن و جان کلاوزر با اندازه‌گیری قطبش فوتون‌های در هم تنیده، پدیده حیرت‌انگیز در هم تنیدگی کوانتومی را برای نخستین بار به طور تجربی مشاهده کردند. ده سال بعد از آزمایش فریدمن کلاوزر، یک فیزیکدان فرانسوی به نام آلن اسپکت با افزایش دقت این آزمایش وجود پدیده در هم تنیدگی کوانتومی را با قطعیت بازهم بالاتری تأیید کرد.

همگی این آزمایشات نشان می‌دادند که نوعی ارتباط درونی فرانوری مابین ذرات در هم تنیده وجود دارد، ارتباطی آن چنان سریع که آنی و لحظه‌ای به نظر می‌رسد. تقریبا پنج سال پیش یعنی در سال ۱۳۸۵ / ۲۰۰۸ فیزیکدانان دانشگاه ژنو در سوئیس به رهبری نیکولاس گیسین با انجام آزمایشی نشان دادند که ارتباط مابین ذرات در هم تنیده حداقل با سرعتی ده هزار برابر سریع‌تر از سرعت نور صورت می‌گیرد.

اما آیا این ارتباط اسرار آمیز فرانوری نسبیت خاص اینشتین را زیر سؤال می‌برد؟ در پاسخ باید گفت که هر چند واقعا نوعی ارتباط فرانوری مابین ذرات در هم تنیده وجود دارد اما اغلب فیزیکدان‌ها بر این باورند که در عمل امکان استفاده از این ارتباط درونی برای مخابره و ارسال و دریافت اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر با سرعتی فراتر از سرعت نور وجود ندارد و به همین دلیل هم پدیده در هم تنیدگی کوانتومی در عمل مساله علیت رادر نسبیت خاص زیر سؤال نمی‌برد.

با این حال هنوز سؤالات بیپاسخ بسیاری در مورد این پدیده اسرار آمیز برای بشر وجود دارد. به عنوان مثال اینکه ماهیت و ویژگی‌های این ارتباط آنی و فرانوری چیست و اینکه چه عاملی این ارتباط فرانوری را برقرار می‌کند؟ اینها پرسش‌هایی که هستند که هنوز فیزیکدان‌ها پاسخی برای آن‌ها ندارند.

منبع: داستنیها – مرداد ۱۳۹۲