جابجایی از مسافت دور، اما به شیوه‏ای نوین

جابجایی در فاصله‏های دور به شیوه‏ی کوانتومی موضوع جالبی به نظر می‏رسد، به ویژه با فضاپیماهایی که می‏توانند فواصل میان ستارگان را به سرعت بپیمایند، اما این رویا هیچ‏گاه به واقعیت نپیوست. این فناوری هیچ‏گاه نتوانست بیشتر از جابجاکردن چند فوتون، آن هم در مسافتی کوتاه به توفیق جالب توجهی دست یابد. اما اینک سامانه‏ای طراحی شده است که می‏تواند به گونه‏ای بالقوه هزاران ذره‏ی اساسی را بدون هیچ‏گونه بن‏بست کوانتومی در فواصل دور جابجا کند.
جابجایی در فواصل دور، اغلب به فرایندی اطلاق می‏شود که مبتنی بر تماس کوانتومی است که طی آن دو ذره بدون در نظر گرفتن فاصله‏ی میان آن‏ها به یکدیگر متصل می‏شوند، به گونه‏ای که هر تغییری در وضعیت یکی از آن‏ها سبب تغییر در وضعیت ذره‏ی دیگر می‏شود. با این وجود، ذرات تماس یافته، از نظر آماده‏سازی و سروکار پیدا کردن با آن‏ها به نظر دشوار می‏رسند و به همین دلیل محدودیت‏هایی بر جابجایی در مسافت‏های دور، به شیوه‏ی کوانتومی تحمیل می‏کنند.
هم اینک گروهی به رهبری فیزیکدان، اشتون بردلی در مرکز شورای تحقیقات استرالیا سرگرم فعالیت است. او در بخش کیفیت اپتیک اتم و کوانتوم این شورا واقع در شهر بریسبین تکنیکی را پیشنهاد کرده است که به طور کامل از تماس کوانتومی بی‏نیاز است. بردلی می‏گوید: ”ما سرگرم گفتگو پیرامون طیفی متشکل از ۵ هزار ذره هستیم که از یک محل ناپدید شده و در جای دیگری ظاهر می‏شوند. ما احساس می‏کنیم که طرح ما از نظر مفهومی به معنای نخستین افسانه‏ای آن نزدیک است.“ در حالی که این تکنیک می‏تواند اطلاعات کوانتومی را به صورت طیف منتقل کند، به خودی خود متکی به ویژگی‏های کوانتومی ذرات نیست، بنابراین، کار گروه یاد شده روش جدید جابجایی در فواصل دور را به عنوان یک روش کلاسیک مطرح ساخته است.
آن‏ها به طور اتفاقی با این اندیشه برخورد کردند. بردلی می‏گوید: ”ما به دنبال راهی برای سنجش دقیق ویژگی‏های کوانتومی یک طیف اتمی بودیم، به ویژه هنگامی که دریافتیم می‏توانیم به شکل موثری از این تکنیک برای جابجایی ماده استفاده کنیم.“
آن‏ها در روش خود از طیفی از اتم‏های دوبیدیوم استفاده می‏کردند که به داخل یک ابزار ارسال کننده شلیک می‏شد که آن نیز خود از اتم‏های روبیدیوم ساخته شده بود. در همین حال، یک پالس لیزری کنترل کننده در این ارسال کننده شلیک می‏شد. این پرتوی لیزری اتم‏های در حال ورود از سوی طیف دوبیدیوم را جذب می‏کرد و آن‏ها را به صورت یک انرژی پرقدرت نمایان می‏ساخت. اگر ارسال کننده از ماده‏ای معمولی ساخته می‏شد، اغلب اتم‏های ورودی تنها این انرژی زیاد را با آزاد کردن فوتون‏ها در تمامی جهات از دست می‏دادند.
سیمون هین، یکی از اعضای کار گروه می‏گوید: ”این روش در صورتی که شما امیدوار می‏بودید که پرتوی مادی را بازسازی کنید، زیاد مورد استفاده قرار نمی‏گرفت.“ تنظیمات گروه از پراکنده شدن ذرات با ساختن ارسال کننده از اتم‏های روبیدیوم جلوگیری می‏کرد، به ویژه در دمای پایین که به اصطلاح چگالی بوس ـ انیشتین نامیده می‏شود. در چنین چگالی، تمامی اتم‏ها در پایین‏ترین سطح ممکن کوانتومی قرار می‏گیرند. هین می‏گوید: ”هنگامی که دسته‏ای از اتم‏های جدید از پرتوی مادی با این چگالی برخورد کنند، برای پیوستن به آن، از خود علاقه نشان می‏دهند، اما تنها می‏توانند این کار را با ریختن انرژی بیشتر هنگامی که فوتون‏ها در قالب یک پالس کاملاً مستقیم آزاد می‏شوند، انجام دهند.“
این پالس خروج از نور می‏تواند به درون یک فیبر نوری انتقال یابد و با خود تمامی اطلاعات مربوط به پرتوی مادی اولیه را حمل کند، از جمله تعداد اتم‏هایی را که در بردارد، شدت و انرژی آن‏ها نیز ویژگی‏های کوانتومی آن‏ها مانند مرحله‏ای که در آن قرار دارند. بردلی می‏گوید: ”تنها محدودیت در خصوص این که این پالس ارسالی تا چه اندازه می‏تواند فواصل را طی کند، طول فیبر نوری است که برای آن پیش‏بینی یا تدارک دیده شده است، ما می‏توانیم اطلاعات را به سرعت نور جابجا کنیم.“
در این نظریه می‏توان گفت که ماده‏ای اولیه را می‏توان در مکانی دورتر از جایگاه نخستین آن بازسازی کرد و برای این کار پالس ارسالی به یک دریافت کننده‏ی چگالی یاد شده برخورد می‏کند که به وسیله‏ی یک پالس لیزری کنترل کننده‏ی ثانوی کنترل می‏شود. محاسبات گروه پژوهش که پیشتر ذکر آن به میان آمد، نشان می‏دهد هنگامی که یک پالس ارسالی با دریافت کننده برخورد می‏کند، اتم‏های آن دستخوش حالت برانگیختگی می‏شوند و یک پرتو مادی ثانویه را از خود بروز می‏دهند که ویژگی‏های آن متناسب با ماده‏ی نخستین است.
جان کلوز، کارشناس فیزیک لیزر در دانشگاه ملی استرالیا در کانبرا تحت تاثیر این نوآوری قرار گرفته است. او می‏گوید: ”استفاده از حالت‏های اتمی تماس یافته اقدامی کاملاً متمایز در مقام مقایسه با فناوری‏های پیشین به نظر می‏رسد.“ او می‏خواهد آزمایشی را به منظور سنجش این سامانه ترتیب دهد، اما برآورد می‏کند که این کار دست کم به ۴ سال زمان نیاز دارد.
وارویک بوون، کارشناس اپتیک کوانتومی در دانشگاه اوتاگو در زلاندنو معتقد است، این روش برای بر پا ساختن شبکه‏هایی از رایانه‏های کوانتومی مفید است. او می‏گوید: ”این سامانه‏ای است که می‏تواند وضعیت یک سامانه‏ی اتمی را به یک سامانه‏ی نوری منتقل کند و سپس به سوی یک سامانه‏ی اتمی ثانویه باز گردد ـ این شرط کلیدی شبکه‏های اطلاعاتی کوانتومی است.“

http://ictarticle.blogfa.com/
منبع: سرویس خبری newscientist.com ، ۱۳ ژوئن ۲۰۰۷ ،
نوشته‏: ضیاء مرالی
ترجمه: سید علیرضا حجازی

منبع : مقاله دات نت