ניסוי שיאפשר לבני אדם לתפוס קוואנטים ישירותלראשונה הומצאה על ידי חוקרים בשוויץ, ולדבריהם ניתן להשתמש באותה טכניקה כדי לסבך שני אנשים קוונטיים.
אמנם זה יהיה מגניב להפליא להיות האדם הראשון אי פעם שהיה עדבמו עיניך, הניסוי תוכנן לענות על כמה שאלות חשובות ומרחיקות לכת, כמו איך בעצם נראית הסתבכות קוונטית, ואיך זה מרגיש להסתבך עם בן אדם אחר?
הסתבכות קוונטיתהיא תופעה מוזרה שבה שני חלקיקים קוונטיים מקיימים אינטראקציה בצורה כזו שהם מתחברים באופן עמוק, ובעצם 'חולקים' קיום. המשמעות היא שמה שקורה לחלקיק אחד ישפיע באופן ישיר ומידי על מה שקורה לשני - גם אם אותו חלקיק אחר נמצא במרחק שנות אור רבות.
אם זה נשמע יותר מדי בשביל לעטוף את הראש, אל תדאג - אפילו איינשטיין עצמו נאבק בזה.
הבעיה שלו הייתה שכדי שהסתבכות קוונטית תעבוד, היא הייתה צריכה לצאת נגד התיאוריה המיוחדת שלו של יחסית, כי היא דורשת מידע לנוע מהר יותר ממהירות האור. זה גרם לו להתייחס להסתבכות כ"פעולה מפחידה מרחוק", שזו בעצם דרכו של איינשטיין לומרהוא חשב שכל העניין אבסורדי.
במשך עשרות שנים, פיזיקאים הכחישו את עצם קיומה של הסתבכות קוונטית, אבל כעת מדענים מסבכים חלקיקים בכמויות עצומות במעבדות בכל רחבי העולם, וזה הבסיס שלמחשוב קוונטי- טכנולוגיה שמצופה ממנהלשנות הכלעל האופן שבו אנו מעבדים ומאחסנים מידע בעתיד. (לדוגמה, ' של גוגל' מהיר פי 100 מיליון מהמחשב הנייד שלך, וזה לא אפילומחשב קוונטי מתאים.)
כעת, כשאנחנו יכולים לסבך פוטונים קוונטיים - או חלקיקי אור - במעבדה בקלות יחסית, צוות בראשות ולנטינה קפררה ויבולי מאוניברסיטת ז'נבה שאל את השאלה, מה יידרש כדי שבני אדם יראו את התהליך הזה במו עיניהם?
הנחת היסוד היא שהעין האנושית היא בעצם גלאי פוטון, ולכן, בתיאוריה, אנחנו אמורים להיות מסוגלים להחליף את גלאי הפוטונים בניסוי זיהוי הסתבכות בעין אנושית, ולהשתמש באנשים כדי לצפות בתהליך במקום זאת.
הניסוי יצטרך רק לשלוח כמה זוגות של פוטונים סבוכים לגלאי הפוטונים האנושיים, ותצטרך לחזור על התהליך שוב ושוב כדי שהם יאשרו סטטיסטית אם ההסתבכות אכן התרחשה.
למרבה הצער, במציאות, זה לא כל כך פשוט,כְּמוֹסקירת טכנולוגיה של MITמסביר:
"הבעיה העיקרית היא שהעין לא יכולה לזהות פוטונים בודדים. במקום זאת, כל מוט לזיהוי אור בחלק האחורי של העין חייב להיות מגורה על ידי קומץ טוב של פוטונים כדי להפעיל זיהוי. המספר הנמוך ביותר של פוטונים שיכול לעשות את העבודה חושבים שהם בערך שבעה, אבל בפועל, אנשים בדרך כלל רואים פוטונים רק כשהם מגיעים במאות או אלפים.
גם אז, העין אינה גלאי פוטו יעיל במיוחד. במעבדת אופטיקה טובה יהיו גלאי פוטו יעילים יותר מ-90%. לעומת זאת, ברמות האור הנמוכות ביותר, העין יעילה בכ-8 אחוזים. זה אומר שהוא מפספס הרבה פוטונים".
זה אומר שיש להסתבך שבעה פוטונים כדי שהעין האנושית תבחין אותם, וזה המינימום ההכרחי - אם אתה רוצה שמישהו יראה את זה בצורה מהימנה, תצטרך לירות מאות, או אפילו אלפי, של הסתבכויות קוונטיות. פוטונים, וזה לא אפשריעם הטכנולוגיה של היום.
אז מה הפתרון? להגביר מההואאפשרי עם הטכנולוגיה של היום, כך שהעין האנושית יכולה לזהות זאת טוב יותר.
זה מה שוויבולי והצוות שלה הבינו איך לעשות בניסוי ההיפותטי שלהם, תוך שימוש בתהליך שנקרא 'פעולת עקירה', שגורם לשני חלקיקים להפריע כך שהשלב של אחד משתנה על ידי השני.
כפי שהפוטוריזם מסביר, פיזיקאים יכולים להשתמש במכשיר הנקרא מפצל אלומה כדי להשיג זאת:
"קרן של פוטונים קוהרנטיים מלייזר מכוונת אל מפצל, משודרת דרכו, אבל אז שינוי פאזה גורם להחזרה. אם קרן לייזר שנייה מפריעה לראשון, היא תשנה את הפאזה של הקרן הראשונה. - משקף אותו בחזרה במקום לעבור דרך המפצל.
אז הקרן השנייה שולטת אם הראשונה מוחזרת או לא. 'קרן מיתוג' זו לא צריכה להיות חזקה כמו האלומה הראשית, אבל היא כן צריכה להיותקוהרנטי- כלומר, לייזר ממשי - כדי שזה יצליח."
אז במילים אחרות, אתה משתמש בפוטון אחד מסובך כדי לשנות את המעבר של קרן חזקה יותר כדי להדגים שהם מקושרים, והקרן החזקה יותר הזו היא הצופה האנושייוכל לראות.
פרטי הניסוי ההיפותטי פורסמובאתר טרום הדפוס arxiv.org, ועדיין לא עברו ביקורת עמיתים, אז נצטרך לקחת את Vivoliוחב'מילה לזה בשלב זה, אבל הם אומרים שזה "מדגים באופן משכנע את האפשרות לממש את הניסוי הראשון שבו נצפית הסתבכות בעין".
מגבלה נוספת היא העובדה שלשבת ולצפות באלפי - או כנראה עשרות אלפים - של ניסויים בפיצול אלומה זה לא בדיוק זוהר, אפילו עם האפשרות להיות האדם הראשון שראה את ההסתבכות הקוונטית במו עיניך. המשתתפים כנראה יצטרכו תמריץ כדי לא להיכנע לשינה זעירה כל 30 שניות.
התשובה? קוונטי לסבך את המשתתפים שלך, כמובן.
"אחת הדרכים להגביר את המוטיבציה הזו תהיה לשנות את הניסוי כך שיסבך שני בני אדם. לא קשה לדמיין עם שרוצה לקחת חלק בניסוי כזה, אולי אפילו בשקיקה".אומרסקירת טכנולוגיה של MIT. "זה ידרוש מערך שונה שבו שני הגלאים הם עיניים אנושיות, עם רמת ההפעלה הגבוהה שלהם והיעילות הנמוכה שלהם. האם זה יתאפשר עם ההגדרה של Vivoli ושות' עדיין לא ברור".
אם אתה עדיין קצת אבוד לגבי איך ההסתבכות הקוונטית עובדת,גרסאות מיניאטוריות של דרק מ-Veritasiumנמצאים כאן כדי לעזור:
