پدیده درهمتنیدگی کوانتومی که در آن دو ذره به شکلی بنیادی و ناگسستنی به یکدیگر پیوند میخورند، یکی از ارکان کلیدی فناوریهای پیشرفته در حوزههای محاسبات، ارتباطات و سنجش به شمار میرود. تا به امروز، روش استاندارد پژوهشگران برای ایجاد ذرات درهمتنیده، تاباندن لیزرهای پرقدرت به درون کریستالهای خاص بوده است؛ رویکردی که اگرچه کارآمد است، اما به انرژی زیادی نیاز دارد.
اکنون تیمی از پژوهشگران دانشگاه اتاوا در کانادا و موسسه علوم نوری ماکس پلانک در آلمان دست به کاری زدهاند که پیشتر غیرممکن به نظر میرسید؛ آنها توانستند با استفاده از نور خورشید، فوتونهای درهمتنیده تولید کنند.
این گروه تحقیقاتی یافتههای خود را در نشریه اپتیکا منتشر کرده و بر این باورند که این نوآوری میتواند راه را برای توسعه فناوریهای درهمتنیدگی ارزانتر و قابلدسترستر در محیطهای محدود از نظر منابع، مانند ایستگاههای تحقیقاتی دورافتاده یا ماهوارههای در حال گردش در مدار زمین، هموار سازد. چنگ لی، فیزیکدان دانشگاه اتاوا بیان میکند که منابع نوری فراوان طبیعی میتوانند برای این منظور به کار گرفته شوند و امکان دسترسی به فناوریهای کوانتومی کممصرفتر را فراهم کنند.
پیشتر برخی آزمایشها نشان داده بود که فوتونهای درهمتنیده را میتوان با استفاده از نورهای غیرهمدوس نیز تولید کرد؛ نوری که فاقد همگامی و یکنواختی پرتوهای لیزر است. با این حال، برخی از برجستهترین پژوهشگران این حوزه حتی در امکانپذیر بودن این ایده تردید داشتند.
طراحی آزمایش جدید شامل یک لنز فرنل در ابعاد یک پنجره و یک قیف نوری بود که نور جمعآوریشده خورشید را در یک فیبر نوری به باریکی موی انسان متمرکز میکرد. نور متمرکز شده سپس برای انجام عملیات درهمتنیدگی به سمت یک کریستال هدایت میشد.
برای غلبه بر ویژگیهای نامنظم و آشفته نور خورشید، از جمله جهات مختلف و طول موجهای متغیر آن، دانشمندان بر روی قطبش نور تمرکز کردند. چنگ لی در این باره توضیح میدهد که طراحی تجهیزات به گونهای انجام شده است تا تفاوتهای ناشی از رنگها و زوایای مختلف انتشار، تاثیری بر قطبش فوتونها نگذارد.
فوتونهای درهمتنیده تولید شده توسط این تیم توانستند چندین آزمایش مهم فیزیک کوانتومی را با موفقیت پشت سر بگذارند. این ذرات انطباقی حدود ۹۴ درصدی با حالت کاملاً درهمتنیده از خود نشان دادند و معیارهای مربوط به نابرابری بل را نقض کردند که نشانهای قطعی بر عدم امکان توجیه این همبستگیها با فیزیک کلاسیک است.
اگرچه این دستاورد در حال حاضر یک «نمایش اثبات مفهوم» محسوب میشود و هنوز دستگاهی تجاری و آماده برای کاربردهای فراگیر ساخته نشده است، اما به عنوان منبعی کاملاً تازه برای تولید ذرات درهمتنیده نویدبخش به نظر میرسد. پژوهشگران معتقدند که کیفیت و میزان روشنایی یا نرخ تولید این فوتونها در آینده قابل بهبود خواهد بود.
چنگ لی در پایان یادآور خاطرنشان کرد که برخی چهرههای سرشناس علمی حتی در تشخیص فوتونهای ناشی از فرآیندهای نوری غیرخطی خورشیدی تردید داشتند، اما تیم تحقیق با اتکا به محاسبات و بهبود مستمر تجهیزات آزمایشگاهی توانست اثبات کند که این امر تحققپذیر است.
