دعونا لا نقول أبدًا أن العلماء ليس لديهم عين على الجليل.
من خلال تشفير وفك رموز رمز صيني للازدواجية والانسجام في الحالات الكمومية لفوتونين متشابكين، أظهر الفيزيائيون مؤخرًا الكفاءة الفائقة لتقنية تحليلية جديدة.
واستخدم باحثون من جامعة سابينزا في روما وجامعة أوتاوا في كندا طريقة مشابهة للطريقة الشائعة تقنية ثلاثية الأبعاد لقياس المعلومات حول موضع الجسيم بسرعة وبشكل موثوق.
ومن خلال تحسين الأساليب الحالية لالتقاط التفاصيل المهمة حول الحالات المختلفة للجسيمات المتشابكة، يأمل الفريق في تزويد المهندسين بأدوات حسابية وتصويرية جديدة تشكل أساس التقنيات الكمومية.
أفضل وصف للفوتونات الفردية، مثل أي جسيم، هو أنها مجموعة من الاحتمالات تتطور ببطء قبل أن يمنحها القياس أرقامًا واقعية ودقيقة. إن الاستقطاب، والدوران، والزخم، وحتى موقعها، كلها أمور غير مستقرة مثل العملة المعدنية التي تتدحرج في الهواء حتى تحولها يد مجازية إلى حالة فريدة.
إذا كان هناك فوتونان يشتركان في نوع ما من القصة – مثل عملتين معدنيتين تم سحبهما من نفس الكيس – فإن صفع أحدهما يشبه إيقاف الآخر في الجو. على الرغم من تشابكهما، فإن معرفة شيء ما عن أحدهما سيعطيك مقياسًا للآخر كما لو كان أيضًا قد تم وضعه في مكانه.
تشكل المبادئ الأساسية للعبة الحظ هذه أساس أجهزة الكمبيوتر الكمومية. يمكن للعديد من الجسيمات المتشابكة التي تسمى الكيوبتات قراءة إحدى حالاتها من أجل الإجابة بسرعة على الأسئلة الرياضية المصممة خصيصًا.
ولكن لماذا نستخدم حالة واحدة فقط عندما يكون للجسيمات الكثير من الخصائص غير المحددة للاختيار من بينها، مما يحول الكيوبتات البسيطة ثنائية الأبعاد إلى “متعددة الأبعاد”؟ أسئلة؟
لإنشاء صورة أكثر تعقيدًا للجسيم، يمكن للفيزيائيين إجراء سلسلة من القياسات، مثلما يتم استخدام الأشعة السينية المتعددة لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد لجسم ما. التصوير المقطعي.
مشكلة التكيف الكبرى التصوير المقطعي الكمي إن التقاط أبعاد عديدة للجسيم هو العمل المطلوب. مع زيادة عدد الولايات التي تقرأ، ترتفع المقاييس بشكل كبير، مما يكلف الوقت ويزيد بشكل كبير من خطر الأخطاء.
يمكن للتصوير المجسم الرقمي ثنائي الفوتون أن يغير ذلك. مثلما تسمح لنا الصور المجسمة التقليدية باسترجاع معلومات ثلاثية الأبعاد من سطح ثنائي الأبعاد، فمن الممكن استخدام الطريقة التي تتداخل بها الموجات مع بعضها البعض لاستنتاج أبعاد إضافية بسرعة ودقة من بعض التفاصيل التي تنتقل فقط بين زوج من الفوتونات.
يستخدم الفيزيائيون بالفعل تداخل الجسيمات المتشابكة لرسم خريطة للأشياء المخفية فيما يسمى بالتصوير الشبح. بمعرفة ما يكفي عن موضع الفوتون المرسل في مسار واحد، من الممكن اكتشاف أسرار رحلة الشريك في تمريرة ثانية عن طريق تركيب موجاتهم.
ومن خلال تطبيق الحيل من التصوير المجسم، تمكن الباحثون من قراءة المعلومات الموضعية في تداخل موجتين ضوئيتين منفصلتين، واستعادة معلومات كافية لإعادة إنشاء رمز يين ويانغ المبرمج في جهاز توليد الفوتون.
وعلى الرغم من بساطة يين ويانغ، فإن هذه الصورة الثابتة الفردية تمثل تقدمًا كبيرًا في قياس العديد من الحالات الكمومية في وقت قصير.
“هذه الطريقة أسرع بشكل كبير من التقنيات السابقة، وتتطلب دقائق أو ثواني فقط بدلا من أيام.” قال أليسيو ديريكو، فيزيائي في جامعة أوتاوا.
“من المهم أن وقت الكشف لا يتأثر بتعقيد النظام: وهو حل لتحدي قابلية التوسع طويل الأمد في التصوير المقطعي الإسقاطي.”
تم نشر هذا البحث في الضوئيات الطبيعية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”