ساخت حافظه کوانتومی
خستین حافظه کوانتومی که میتواند درهمتنیدگی کوانتومی را ذخیره کند و باز پس بدهد، در سوئیس ساخته شد. درهمتنیدگی از پدیدههای شگرف و رازآمیز فیزیک کوانتومی است که باعث میشود دو ذره (یا دو سیستم) در وضعیت یکدیگر شریک باشند و در واقع یک تابع موج کوانتومی مشترک داشته باشند. در نتیجه، اندازهگیری روی هر یک از این ذرات، وضعیت ذره دیگر را نیز – هر چه قدر هم دور باشد – تحتتاثیر قرار میدهد. این «اثر از دور»، هسته اصلی بسیاری از فناوریهای شگرف فیزیک مدرن، نظیر رمزنگاری کوانتومی، ترابری کوانتومی و محاسبات کوانتومی است. دیدگاه بسیاری از فیزیکدانان این است که درهمتنیدگی، منبعی است مثل آب یا انرژی که میتوان از آن بهره گرفت و مایلند که بتوانند درهمتنیدگی را تولید کنند، استفاده کنند و حتی آن را ذخیرهکنند. در 40 سال اخیر، پژوهشهای بسیاری در زمینه تولید و استفاده از درهمتنیدگی صورتگرفته است، اما تا به امروز موفقیتی در ذخیرهسازی آن به دست نیامده بود.
اخیرا "کریستوف کلاسِن" و همکارانش در دانشگاه ژنو توانستند نشان دهند که چگونه میتوان درهمتنیدگی را ذخیرهکرد و آن را به شکل اولیهاش، آزادکرد. دستگاه آنها متشکل از دستهای از اتمهای نئودیمیوم است که در بدنه یک بلور سیلیکات ایتربیوم جاسازی شدهاند. این سیستم بعد از سرد شدن میتواند فوتونها را جذب و ذخیرهکند. این گروه سوئیسی یک زوج فوتون درهمتنیده تولید کردند. یکی از آنها را به داخل این سیستم فرستادند تا ذخیره شود. وقتی فوتون جدیدی از این سیستم ساطع شد، آنها به روش متعارف موسوم به "آزمایش بِل"، این فوتون و فوتون دیگر (زوج آن) را آزمودند و مشاهده کردند که این دو نیز درهمتنیده هستند.
این مشاهده به چند دلیل مختلف، بسیار قابل توجه است. نخست این که برای بقای درهمتنیدگی، لزوماً همه بدنه بلور – که شیئی به ابعاد تقریبی یک سانتیمتر است – باید در درهمتنیدگی دخیل باشد. مبادله درهمتنیدگی بین فوتون (یک موجود میکروسکوپی یا ریزمقیاس) و بلور (جسم ماکروسکوپی یا بزرگ مقیاس) امری فوقالعاده است. دوم، توانایی انتقال درهمتنیدگی از یک فوتون متحرک به یک جسم ثابت (بلور) است و با توجه به این که این آزمایش با فوتونهای طول موج مخابراتی (1338 نانومتری) انجام شدهاست، نشان میدهد که درهمتنیدگی متحرک با سرعت نور میتواند ساکن شود و دوباره به حرکت درآید.
اما شاید شگفتآورترین وجه ماجرا آن باشد که بشر موفق شدهاست درهمتنیدگی را ذخیره و بازتولید کند. درهمتنیدگی پدیدهای بسیار گذرا و ناپایدار است و به آسانی در برهمکنش ذره و محیط، از بین میرود. توانایی ذخیره این پدیده کوانتومی، در را به روی فناوریهای جدیدی، همچون تکرارکنندههای کوانتومی و حتی شاید روزی مخابرات و اینترنت کوانتومی باز میکند.