ההסתבכות הקוונטית של חלקיקים היא כיום אמנות מבוססת.אתה לוקח שניים או יותר חלקיקים לא מדודים ומתאם אותם בצורה כזו שתכונותיהם מטשטשות ומשתקפות זו את זו. מדוד את המאפיינים התואמים של אחד והשני ננעלים במקומם, באופן מיידי, גם כשהם מופרדים במרחק רחב.
במחקר חדש, הפיזיקאים העלו תיאוריה של דרך נועזת לשנות אותו על ידי הסתבכות של שני חלקיקים מסוגים שונים מאוד - יחידת אור, או פוטון, עם פונון, המקבילה הקוונטית של גל קול.
הפיזיקאים צ'אנגלונג ג'ו, קלאודיו ג'נס ובירג'יט סטילר ממכון מקס פלאנק למדע האור בגרמניה כינו את המערכת החדשה המוצעת שלהם הסתבכות אופטו-אקוסטית.
זו מייצגת מערכת היברידית המשתמשת בשני חלקיקים בסיסיים שונים מאוד, המבססת צורה של הסתבכות עמידה באופן ייחודי בפני רעש חיצוני, אחת הבעיות הגדולות ביותר העומדות בפני טכנולוגיה קוונטית, מה שהופך אותה לצעד משמעותי לקראת התקנים קוונטיים חזקים יותר.
ל-Quantum Entanglement יש יישומים מבטיחים לתקשורת קוונטית במהירות גבוהה ולמחשוב קוונטי. הפיזיקה הייחודית המגדירה חלקיקים מבודדים ומסתבכים לפני ואחרי מדידתם הופכת אותם לאידיאליים למגוון שימושים, מהצפנה ועד אלגוריתמים במהירות גבוהה.
אבל המצב הקוונטי העדין הנדרש לתהליכים אלה יכול להישבר בקלות, בעיה שצמצמה את מימושה ביישומים מעשיים.
מדענים פועלים לפתור בעיה זו, עם כמה מסלולים מבטיחים.מימדיות גבוהה יותרמפחית את ההשפעה של רעש משפיל, וכך גםהוספת חלקיקים נוספיםלמערכת הסבוכה. עם זאת, סביר מאוד שפתרון ישים יכלול יותר ממסלול אחד, כך שככל שיש לנו יותר אפשרויות, כך גדל הסיכוי שהשילוב הנכון יימצא.
המסלול שחקרו ג'ו ועמיתיו כלל זיווג פוטונים לא עם פוטונים אחרים, אלא 'חלקיק' של התפשטות שונה לחלוטין: צליל. זה די מסובך להשגה, מכיוון שפוטונים ופונונים נעים במהירויות שונות ויש להם רמות אנרגיה שונות.
החוקרים הראו כיצד ניתן להסתבך חלקיקים על ידי מינוף תהליך הנקרא פיזור ברילואין, לפיו האור מתפזר על ידי גלים של תנודות קול שנוצרו בחום בין אטומים בחומר.
במערכת המצב המוצק המוצעת שלהם, החוקרים יפיצו אור לייזר וגלים אקוסטיים לתוך מוליך גלים פעיל של ברילואין על-שבב, שנועד לגרום לפיזור ברילוי. כאשר שתי הקוונטות נעות לאורך אותו מבנה פוטוני, הפונון נע במהירות הרבה יותר איטית, וכתוצאה מכך לפיזור שיכול לסבך חלקיקים הנושאים רמות אנרגיה שונות באופן דרמטי.
מה שהופך את זה למעניין עוד יותר הוא שניתן להשיג אותו בטמפרטורות גבוהות יותר מגישות הסתבכות סטנדרטיות, להוציא את ההסתבכות מהאזור הקריוגנטי ועלול להפחית את הצורך בציוד יקר ומיוחד.
זה דורש חקירה וניסויים נוספים, אבל זו תוצאה מבטיחה, אומרים החוקרים.
"העובדה שהמערכת פועלת על רוחב פס גדול של מצבים אופטי ואקוסטי כאחד",הם כותבים, "מביא סיכוי חדש של הסתבכות עם מצבי רצף עם פוטנציאל גדול ליישומים בחישוב קוונטי, אחסון קוונטי, מטרולוגיה קוונטית, טלפורטציה קוונטית, תקשורת קוונטית בעזרת הסתבכות וחקר הגבול."
המחקר פורסם במכתבי סקירה פיזית.
