یک سال بعد همه به جز رد احتمالیک جفت فیزیکدان نظری از ژاپن و هلند یک کوانتوم را کشف کرده اند در هم تنیدگی این چیزی اساساً با فیزیک مشترک است که موتورهای بخار را نیرو می دهد، جوراب شما را خشک می کند و حتی می تواند عقربه زمان را در یک جهت نگه دارد.
این خاصیت جهانی، اگر واقعاً وجود داشته باشد، همانطور که آنها پیشنهاد می کنند، بر همه دگرگونی های بین سیستم های درهم تنیده حاکم است و راهی را به فیزیکدانان می دهد تا درهم تنیدگی را فراتر از شمارش کیوبیت ها اندازه گیری و مقایسه کنند – و محدودیت های دستکاری جفت های درهم تنیده را بدانند.
درهمتنیدگی کوانتومیتمایل به فازی کوانتومی اجسام مختلف برای ادغام ریاضی بخش عمده ای از محاسبات کوانتومی همراه با برهم نهی وقتی ذرات، اتم‌ها یا مولکول‌ها در هم پیچیده می‌شوند، دانستن چیزی در مورد یکی به ما چیزی در مورد دیگری می‌گوید.
در تلاش برای تحقق این رویاهای محاسباتی، فیزیکدانان در درجه اول به چگونگی انجام آن علاقه مند بوده اند. دو ذره را در حالت درهم مجادله کنید و مزاحم آنها نشوید تا از هم نپاشند و بتوانند با اطمینان انتقال اطلاعات در فواصل طولانی.
با این حال، کمتر به این موضوع پرداخته شده است که آیا ذرات درهم تنیده می توانند از یک حالت کوانتومی به حالت دیگر تبدیل شوند، چقدر دشوار است، چه تعداد ترتیبات ممکن وجود دارد، و آیا فرآیند درهم تنیدگی در نهایت برگشت پذیر است یا خیر.
که در ترمودینامیکبرگشت‌پذیری فرآیندهای ایده‌آلی را توصیف می‌کند که می‌توانند به گونه‌ای معکوس شوند که سیستم و جهان را به طور مؤثر بدون تغییر باقی بگذارند. به عنوان مثال، تبدیل آب به بخار با گرما می تواند پیستون را به حرکت درآورد، در حالی که پیستونی که بخار را فشار می دهد می تواند آن را به حالت مایع گرم بازگرداند.
اگر حالت‌های درهم‌تنیده را نیز بتوان، حتی در تئوری، خنثی کرد، این می‌تواند به شباهت‌های دیگری دلالت کند ترمودینامیک ممکن است به حقیقتی عمیق تر در مکانیک کوانتومی اشاره کند.
“کار ما به عنوان اولین مدرکی است که برگشت پذیری یک پدیده قابل دستیابی در نظریه درهم تنیدگی است.” می گوید فیزیکدان کوانتومی بارتوس رگولا از مرکز RIKEN برای محاسبات کوانتومی در ژاپن، که با Ludovico Lammy از دانشگاه آمستردام در این مطالعه همکاری کرد.
Regula: “این نه تنها کاربردهای فوری و مستقیم در مبانی نظریه کوانتومی دارد، بلکه به درک محدودیت های نهایی در توانایی ما برای دستکاری موثر درهم تنیدگی در عمل نیز کمک می کند.” اضافه می کند.
فرآیندهای برگشت پذیر در واقع نمی توانند به دلیل قانون دوم ترمودینامیک. خلاصه شده در مفهومی به نام آنتروپیاین امر حکم می کند که هر حالت جدید در یک سیستم بسته بعید است که انرژی لازم برای چرخش کامل پس از تغییر را داشته باشد.
آیا می خواهید این پیستون را برگردانید؟ شما باید از جای دیگری انرژی بگیرید. از آنجایی که جهان یک سیستم بسته است و نمی تواند انرژی را از جای دیگری دریافت کند، آنتروپی آن برای همیشه افزایش می یابد.
با توجه به ارتباط قوی بین آنتروپی و برگشت پذیری در ترمودینامیک، شناسایی یک موازی در درهم تنیدگی می تواند پیامدهای عمیقی برای درک تبدیل های کوانتومی داشته باشد.
برای ایجاد «آنتروپی» درهمتنیدگی، رگولا و لامی باید نشان می‌دادند که دگرگونی‌های درهمتنیدگی واقعاً می‌توانند برگشت‌پذیر باشند، همانطور که کار و گرما می‌توانند در ترمودینامیک تبدیل شوند.
این پیشنهاد که نوعی “آنتروپی” برای درهم تنیدگی وجود دارد، یک چرخش ناگهانی از Regula و Lammy است که سال گذشته منتشر کردند. مطالعه در فیزیک طبیعی او ادعا می کند که “به هر حال قانون دومی برای دستکاری درهم تنیدگی وجود ندارد”.
زوج نتیجه گیری از آنجایی که ذرات درهم تنیده همیشه منجر به از دست دادن آن درهم تنیدگی می شوند که هرگز نمی توانند به طور کامل بازیابی شوند، تبدیل یک حالت یا منبع کوانتومی به حالت دیگر و بالعکس غیرممکن خواهد بود.
ما می‌توانیم نتیجه بگیریم که هیچ کمیتی مانند آنتروپی درهمتنیدگی نمی‌تواند همه آنچه را که باید در مورد تبدیل‌های مجاز سیستم‌های فیزیکی درهم‌تنیده بدانیم به ما بگوید. لمی در آن زمان گفت.
اما این اکتشافات آنها را منصرف نکرد. بلکه آنها من فکر کردم او فرض می کند اگر نظریه یکپارچه درهم تنیدگی وجود داشته باشد، بسیار پیچیده‌تر از قوانین کلاسیک ترمودینامیک است. بنابراین آنها به شمارش اعداد ادامه دادند.
آخرین پیشنهاد آنها، با استفاده از تبدیل‌های درهمتنیدگی احتمالی که فقط برای مدتی کار می‌کنند اما قدرت بیشتری را ارائه می‌کنند، نشان می‌دهد که یک چارچوب درهمتنیدگی برگشت‌پذیر ممکن است امکان پذیر باشد.
ولی رگولا اعتراف می کند نشان دادن اینکه چگونه تبدیل ذرات درهم تنیده می تواند در عمل کار کند، نه فقط نشان دادن این که از نظر آماری امکان پذیر است، شامل حل مسائل ریاضی “که تاکنون از تمام تلاش ها برای حل آنها دور مانده است”.
علاوه بر این، کار این جفت جدایی از تلاش‌های قبلی برای توصیف برخی تبدیل‌های کوانتومی است، زیرا تنها تبدیل‌هایی را در نظر می‌گیرد که می‌توان با احتمالی به آن دست یافت – هرچند این شانس‌ها ممکن است به‌شدت ناپدید شوند. در نتیجه، این احتمالات ممکن است برای نشان دادن وجود تبدیل‌های تکرارپذیر و برگشت‌پذیر حالت‌های درهم تنیده در عمل کافی نباشد.
بنابراین، درک الزامات دقیق برای حفظ برگشت پذیری همچنان یک مشکل باز جذاب باقی می ماند. رگولا می گوید.
این مطالعه در منتشر شد ارتباطات طبیعت.