بیگ بنگ: ذرات کوانتومی بسیار‌کوچک غیرقابل پیش‌بینی هستند، این ذرات در یک لحظه می‌توانند در دو یا چند مکان باشند و حتی در جایی به دام بیفتند که اقدامات روی یک ذره می‌تواند روی جفت آن در سراسر جهان نیز تاثیر بگذارد. فیزیکدانان اخیرا موفق شدند هزاران اتم را با پدیده ی درهم تنیدگی کوانتومی در دمای اتاق جفت کنند. پیش‌ از‌ این، این اتم‌ها تنها در دماهایی بسیار سرد تا حد دمای میعان هلیوم جفت می‌شدند. امکان ذخیره سازی اطلاعات با حجم بالا در فضایی بسیاری کم یکی از مزایای این فناوری است.

طبق گفته محققان این دستاورد جدید می‌تواند روزی برای عکسبرداری حساس‌تر رزونانس مغناطیسی (MRI)، کامپیوترهای بسیار قدرتمند‌ کوانتومی و حتی شبکه‌های ارتباطات کوانتومی غیرقابل‌ نفوذ توسط فناوری‌های شناخته‌ شده استفاده شود. فیزیک کوانتوم چگونگی رفتار همه ذرات شناخته‌شده را توضیح می‌دهد. امتیاز کلیدی فیزیک کوانتومی این‌جا است که جهان در ابعاد کوچک بسیار نامعلوم است. برای مثال، اتم‌ها و دیگر اجزای سازنده کهکشان در واقع در وضعیت گذرایی موسوم به وضعیت برهم‌نهی (superposition) قرار دارند. بدین‌ معنی که این ذرات می‌توانند در یک لحظه در دو یا چند مکان باشند.

درهم‌تنیدگی، کلیدی برای محاسبات کوانتومی متکی بر بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها است که در حالت برهم‌نهی کیوبیت‌ها در یک لحظه می‌توانند هر دو وضعیت “روشن” و “خاموش” را اختیار کنند. اگر دو کیوبیت در حالت برهم‌نهی باشند بدان معنی ‌است که گنجایش ذخیره‌سازی چهار بیت را دارند. در اصل، تحقیقات قبلی نشان‌ می‌دهد که یک کامپیوتر کوانتومی با 300 کیوبیت می‌تواند در یک لحظه محاسبات بیشتری را نسبت به تعداد کل اتم‌های موجود در جهان انجام‌ دهد.

به‌ گفته دیوید آشالوم، فیزیکدان تجربی دانشگاه شیکاگو (University of Chicago)، محققان علاوه ‌بر کیوبیت‌های میکروسکوپی در پی گرفتار کردن گروه‌های ماکروسکوپی هستند تا بتوانند پیغام‌های بسیار بزرگ‌تر و قابل‌تشخیص‌تری تولید کنند. با این‌ حال، مغناطیس و حرارت می‌توانند به‌ راحتی فرایند این درهم‌تنیدگی را مختل‌ کنند. برای به دام‌ انداختن گروه‌های ماکروسکوپی، تحقیقات قبلی از دمای فوق سرد در حدود منفی 454 درجه فارنهایت (منفی 270 درجه سانتیگراد) و میدان مغناطیسی قوی‌تر، از نوع استفاده‌ شده در اسکن MRI معمولی استفاده کردند.

در‌ حال‌ حاضر دانشمندان، ذرات ماکروسکوپی را در دمای اتاق با استفاده از میدان مغناطیسی ضعیف در حد آهنربای یخچال گرفتار کرده‌ اند. روش جدید به جای دمای بسیار‌ سرد از نور لیزر مادون‌ قرمز برای تنظیم بخش‌های مغناطیسی هزاران الکترون و هسته اتمی در یک قطعه سیلیکون کاربیدی استفاده ‌می‌کند. سپس با استفاده از پالس‌های الکترومغناطیسی بسیار شبیه به اسکن MRI ذرات را در فضایی به اندازه 40 میکرون‌ مکعب که حدود نصف اندازه یک سلول‌ قرمز خون است گرفتار می‌کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: Live science