گروهي از فيزيکدانان دانشگاه تورنتو روش جديدي براي فشردن نور تا محدوده کوانتوم بنيادي يافته‌اند. اين يافته کاربردهاي بالقوه‌اي در اندازه‌گيري‌هاي بسيار دقيق، نسل بعدي ساعت‌هاي اتمي و محاسبات کوانتومي جديد داشته و مي‌تواند درک بنيادي ما را از جهان بهبود بخشد.

کريستر شالم از محققان اين کار پژوهشي مي‌گويد: «اندازه‌گيري دقيق، قلب تمام علوم تجربي است: هر چقدر که بتوانيم چيزي را دقيق‌تر اندازه بگيريم، اطلاعات بيشتري راجع به آن به دست مي‌آوريم. در دنياي کوانتومي که همه چيز بسيار کوچک‌تر است، دقت اندازه‌گيري‌ها کمتر مي‌شود».

نور يکي از ابزارهاي بسيار دقيق اندازه‌گيري در فيزيک بوده و براي روبش عامل‌هاي مختلفي، از نسبيت خاص گرفته تا جاذبه کوانتومي مورد استفاده قرار گرفته است. اما در دنياي پيشرفته کوانتومي، نور نيز محدوديت‌هاي خاص خود را دارد.

کوچک‌ترين ذره نور فوتون است و آنقدر کوچک است که يک لامپ حبابي معمولي، در يک تريليونيوم ثانيه ميلياردها فوتون از خود منتشر مي کند. پروفسور آفرايم اشتاينبرگ يکي ديگر از محققان اين کار مي‌گويد: «با وجود طبيعت غيرقابل تصويربرداري اين ذرات ريز، فناوري‌هاي پيشرفته کوانتومي براي ذخيره سازي و دستکاري اطلاعات، بر فوتون‌هاي منفرد مبتني هستند. اما عدم قطعيت که به نام نويز کوانتومي نيز شناخته مي شود، در مسير اطلاعات قرار مي‌گيرد».

فشردن يکي از راه‌هاي افزايش قطعيت کميتي همچون موقعيت يا سرعت است، اما اين کار داراي هزينه است. وي مي‌افزايد: «اگر شما قطعيت يک ويژگي را که مد نظر شماست، افزايش دهيد، عدم قطعيت ويژگي مکمل ديگر به صورتي غيرقابل اجتناب افزايش مي‌يابد».

در بررسي که در دانشگاه تورنتو انجام شد، محققان سه فوتون منفرد را در يک فيبر نوري با يکديگر ترکيب نموده و يک تري‌فوتون به دست آوردند. اشتاينبرگ مي افزايد: «يکي از مشخصات عجيب فيزيک کوانتوم اين است که زماني که چند فوتون يکسان با يکديگر ترکيب مي‌شوند، تمام آنها دچار نوعي «بحران هويت» مي‌شوند و نمي‌توان تشخيص داد که هر يک از آنها چه کاري انجام مي‌دهند».

اين محققان سپس حالت سه‌فوتوني را فشردند تا اطلاعات کوانتومي را که در قطبيت تري‌فوتون کدگذاري شده بود، به دست آورند. در تمام کارهاي قبلي فرض بر اين بود که مي‌توان فشردن را به صورت نامحدودي ادامه داده و رشد عدم قطعيت را در مسير غيردلخواه کنترل کرد.

اشتاينبرگ توضيح مي‌دهد: «اما دنياي قطبيت همانند زمين ما نامسطح است. حالت قطبيت را مي‌توان به صورت يک قاره کوچک روي يک کره تصور کرد. زماني که شروع به فشردن قاره سه‌فوتوني مي‌کنيم، در ابتدا همان اتفاقات آزمايشات قبلي مي‌افتد. اما اگر فشردن به حد کافي شديد باشد، درازاي قاره کم کم افزايش يافته و به دور کره حلقه مي زند».

او مي‌افزايد: «ما با انجام اين آزمايش براي اولين بار نشان داديم که طبيعت کروي قطبيت، حالت‌هاي کمي مختلفي ايجاد کرده و مقدار ممکن براي فشردن را محدود مي‌نمايد».

منبع :  www.nano.ir