บาคาร่า นักวิจัยพัวพันเพชรขนาดสองมิลลิเมตรซึ่งเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในระดับของควอนตัมพัวพัน

บาคาร่า การพัวพันกับควอนตัม การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกลที่สัญญาว่าจะมีประโยชน์มากสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นคอมพิวเตอร์ที่มีพลังสูงและ…

BY รีเบคก้า บอยล์ | เผยแพร่เมื่อ ธันวาคม 2, 2011 01:19 น.

ศาสตร์

แบ่งปัน    

การพัวพันกันของควอนตัม การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกลซึ่งสัญญาว่าจะมีประโยชน์มากสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น การประมวลผลที่ทรงพลังและการรักษาความปลอดภัย โดยทั่วไปถือว่าเป็นหน้าที่ของโลกใบจิ๋ว เป็นเรื่องง่าย — โอเค ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ในทางปฏิบัติในปัจจุบันนี้ — ที่จะนำอนุภาคสองอนุภาคหรือสิ่งเล็กๆ น้อยๆ สองอย่างมาเชื่อมโยงชะตากรรมของพวกมัน เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถพัวพันกับควอนตัมในระดับมหภาคได้สำเร็จ โดยเข้าไปพัวพันกับเพชรขนาดมิลลิเมตรสองเม็ด

ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Scienceฉบับสัปดาห์นี้ถือเป็นการก้าวกระโดดครั้งสำคัญสำหรับกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์คลาสสิก นี่เป็นครั้งแรกที่มีสิ่งกีดขวางระหว่างวัตถุขนาดใหญ่สองชิ้น – และที่อุณหภูมิห้องที่จะบูต

ดังที่ผู้อ่านทั่วไปทราบความพัวพันเป็นกระบวนการ

ของการเชื่อมต่อสองสิ่งที่แยกจากกัน ไม่ว่าจะเป็นโฟตอนหรือวัตถุระดับนาโน เพื่อให้พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงระยะห่าง สิ่งที่เกิดขึ้นกับอนุภาคหนึ่งก็เกิดขึ้นกับอีกอนุภาคหนึ่งเช่นกัน ถึงแม้ว่าพวกมันจะถูกแยกจากกันโดยทั้งจักรวาล

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดได้นำเพชรเม็ดเล็กๆ สองเม็ด ที่มีขนาดประมาณ 3 มิลลิเมตร และหนา 1 มิลลิเมตร พวกเขาเปิดเผยพวกเขาให้ระเบิดสั้นอย่างไม่น่าเชื่อ – ประมาณ 100 femtoseconds – ของแสงเลเซอร์ในวิธีการที่เรียกว่าสเปกโตรสโคปีของโพรบปั๊มเร็วพิเศษ สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปนั้นซับซ้อน: แสงทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในกลุ่มโมเลกุลในผลึกเพชร การสั่นโดยธรรมชาติเหล่านี้ (มีอยู่ในอะตอมทั้งหมด พวกมันเพิ่งถูกเอาเปรียบที่นี่) เรียกว่าโหมดโฟนอน ชีพจรกระตุ้นโหมดโฟนอนหนึ่งโหมดในเพชรทั้งสอง และยังผลิตโฟตอนสองอัน ซึ่งกระจัดกระจายไปตามเพชร และจะถูกนำมาใช้เพื่อเข้าไปพัวพันกับสถานะโฟตอน จากนั้นโฟตอนที่กระจัดกระจายก็ถูกนำมารวมกันโดยใช้การตั้งค่าที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวแยกลำแสงและเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยว

เพชรสองเม็ดอยู่ห่างกันประมาณครึ่งฟุต แต่เมื่อตรวจพบโฟตอนตัวใดตัวหนึ่ง เพชรทั้งสองนั้นใช้โฟตอนร่วมกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งที่เกิดขึ้นกับเพชรเม็ดหนึ่งก็เกิดขึ้นกับอีกเม็ดหนึ่ง นักวิจัยยืนยันสิ่งนี้โดยการทำงานย้อนกลับ ขจัดความตื่นเต้นของโฟนอนและปล่อยโฟตอนอีกตัวหนึ่งซึ่งตรวจพบได้เอง ความยุ่งเหยิงนั้นกินเวลาประมาณ 7 พิโควินาที ดังนั้นจึงสั้นเกินไปที่จะใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรืออุปกรณ์อื่นๆ — อย่างน้อยก็ในตอนนี้

L.-M. อธิบายว่า “ตัวอย่างเพชรทั้งสองตัวอย่างใช้โฟนอนหนึ่งตัวร่วมกัน ซึ่งเป็นเครื่องหมายรับรองสถานะที่พัวพันกับควอนตัม” Duan นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน ผู้เขียนกระดาษมุมมองที่มาพร้อมกับกระดาษScience “ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นตัวอย่างที่เด่นชัดว่าการพัวพันไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะกับอนุภาคขนาดเล็กมาก แต่สามารถแสดงออกในโลกมหภาค ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการศึกษาในอนาคตเพื่อทำการทดสอบกลศาสตร์ควอนตัมขั้นพื้นฐาน”

เมื่อวันที่ 29 พ.ย. นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Tian Xia และ Jonathan Bohren ใช้คอนโซลทางการแพทย์ที่ได้รับการดัดแปลงจาก Da Vinci เพื่อจัดการกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ Goddard Space Flight Center ของ NASA ในเมือง Greenbelt รัฐ Md. ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 30 ไมล์ คอนโซลเป็นแบบเดียวกับที่ใช้ในการผ่าตัดมะเร็งและหัวใจ และมาพร้อมกับช่องมองภาพ 3 มิติที่ช่วยให้นักเรียนมองเห็นและนำทางหุ่นยนต์จากระยะไกล รวมทั้งเซ็นเซอร์ตอบกลับแบบสัมผัส หุ่นยนต์ไม่ใช่ดาวินชี แต่เป็นเครื่องจักรอุตสาหกรรม

ความพยายามนี้เป็นส่วนหนึ่งของทุนวิจัยของ NASA

 ที่มอบให้กับมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย ซึ่งร่วมมือกับ Johns Hopkins ตามข่าวประชาสัมพันธ์ของ Hopkins ทีมงานได้ออกแบบงานปฏิบัติหลายอย่างเพื่อจำลองการผ่าตัดผ่านดาวเทียม รวมถึงการชดเชยความล่าช้าในการสื่อสารในระยะทางไกล เช่น ด้านไกลของดวงจันทร์ เป็นต้น ต่อไปเป็นการทดสอบขั้นตอนการแกะเทปออก โดยจะใช้หุ่นยนต์ดาวินชีเพื่อตัดเทปพลาสติกที่ยึดฉนวนความร้อนของดาวเทียม การถอดเทปและฉนวนหุ้มจะต้องเปิดช่องเติมน้ำมันของดาวเทียม ข่าวประชาสัมพันธ์ของฮอปกินส์กล่าว

เห็นได้ชัดว่ามีปัญหาด้านลอจิสติกส์อื่น ๆ อีกหลายประการที่ต้องดำเนินการ รวมทั้งวิธีที่จะนำหุ่นยนต์ดาวินชีไปในอวกาศและติดกับดาวเทียมที่ป่วย แต่การซ่อมแซมหุ่นยนต์ดาวเทียมไม่ใช่แนวคิดใหม่ ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์ Dextreช่วยนักบินอวกาศในการซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ช่างซ่อมหุ่นยนต์อาจมีประสิทธิภาพมากขึ้นหากพวกเขาสามารถควบคุมได้เหมือนดาวินชี และหากพวกเขามีความแม่นยำอย่างเหลือเชื่อ 

เป็นจอกศักดิ์สิทธิ์มานานแล้วสำหรับผู้ที่คิดจะสร้างสปีชีส์ใหม่ที่สูญเสียให้กับโลกผ่านการสูญพันธุ์ และตอนนี้รัสเซียและญี่ปุ่นกำลังวางแผนที่จะทำจริง – เราจะโคลนแมมมอธขนสัตว์พวกคุณ ถูกตัอง. การใช้ไขกระดูกที่ยังไม่บุบสลายซึ่งฟื้นตัวจากกระดูกต้นขาของแมมมอธขนสัตว์ที่พบในดินเยือกแข็งที่ละลายในไซบีเรีย นักวิจัยคิดว่าพวกมันน่าจะโคลนแมมมอธที่มีชีวิตและหายใจได้ในเวลาเพียงห้าปี (ไม่ว่าเราจะเชื่อพวกเขาเป็นเรื่องที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง) บาคาร่า