ความยุ่งเหยิงของควอนตัมยังคงเป็นหนึ่งในสาขาการศึกษาที่ท้าทายที่สุดสำหรับนักฟิสิกส์ยุคใหม่ อธิบายโดย Einstein ว่า "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล" นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะไกล่เกลี่ยว่ากลศาสตร์ควอนตัมด้านนี้สามารถอยู่ร่วมกับกลไกคลาสสิกได้อย่างไร โดยพื้นฐานแล้วความจริงที่ว่าอนุภาคสองอนุภาคสามารถเชื่อมต่อกันในระยะทางไกล ๆ ได้เป็นการฝ่าฝืนกฎของท้องที่และความสมจริง
อย่างเป็นทางการนี่เป็นการละเมิด Ineqaulity ของ Bell ซึ่งเป็นทฤษฎีที่มีการใช้มานานหลายทศวรรษเพื่อแสดงให้เห็นว่าสถานที่และความสมจริงนั้นใช้ได้แม้จะไม่สอดคล้องกับกลไกควอนตัม อย่างไรก็ตามในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมนักวิจัยจาก Ludwig-Maximilian University (LMU) และ Max Planck Institute สำหรับ Quantum Optics ในมิวนิกได้ทำการทดสอบซึ่งเป็นการละเมิดความไม่เสมอภาคของ Bell อีกครั้งและพิสูจน์การมีอยู่ของสิ่งกีดขวาง
การศึกษาของพวกเขาที่ชื่อว่า“ การทดสอบเบลล์ที่มีเหตุการณ์พร้อมใช้งานโดยใช้อะตอมที่มีการพันกันแล้วปิดการตรวจจับและช่องโหว่ของท้องถิ่น” ได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน จดหมายทบทวนทางกายภาพ. นำโดย Wenjamin Rosenfeld นักฟิสิกส์ที่ LMU และ Max Planck Institute สำหรับ Quantum Optics ทีมพยายามที่จะทดสอบความไม่เท่าเทียมของ Bell โดยเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับอนุภาคสองอันในระยะไกล
ความไม่เท่าเทียมกันของ Bell (ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวไอริช John Bell ผู้เสนอในปี 1964) ระบุว่าคุณสมบัติของวัตถุมีความเป็นอิสระจากการสังเกต (ความสมจริง) และไม่มีข้อมูลหรืออิทธิพลทางร่างกายใด ๆ ที่สามารถแพร่กระจายได้เร็วกว่าความเร็วแสง กฎเหล่านี้อธิบายถึงความเป็นจริงที่มนุษย์เราสัมผัสได้อย่างสมบูรณ์แบบในชีวิตประจำวันซึ่งสิ่งต่าง ๆ ถูกหยั่งรากในพื้นที่และเวลาที่เฉพาะเจาะจงและดำรงอยู่อย่างอิสระจากผู้สังเกตการณ์
อย่างไรก็ตามในระดับควอนตัมสิ่งต่าง ๆ ไม่ปรากฏตามกฎเหล่านี้ ไม่เพียง แต่สามารถเชื่อมต่อกับอนุภาคในรูปแบบที่ไม่ใช่ในท้องถิ่นในระยะทางไกล ๆ (เช่นพัวพัน) แต่คุณสมบัติของอนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถระบุได้จนกว่าจะมีการวัด และในขณะที่การทดลองทั้งหมดได้รับการยืนยันว่าการทำนายของกลศาสตร์ควอนตัมนั้นถูกต้องนักวิทยาศาสตร์บางคนยังคงยืนยันว่ามีช่องโหว่ที่อนุญาตให้มีความสมจริงในท้องถิ่น
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ทีมมิวนิคได้ทำการทดลองโดยใช้ห้องปฏิบัติการสองแห่งที่ LMU ในขณะที่ห้องปฏิบัติการแรกตั้งอยู่ที่ชั้นใต้ดินของแผนกฟิสิกส์ห้องที่สองตั้งอยู่ที่ชั้นใต้ดินของแผนกเศรษฐศาสตร์ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 400 เมตร ในห้องแล็บทั้งสองทีมจับอะตอมรูบิเดียมเพียงตัวเดียวในกับดักเฉพาะจากนั้นก็เริ่มสร้างความตื่นเต้นให้กับพวกมันจนกว่าพวกเขาจะปล่อยโฟตอนเดียว
ดังที่ดร. Wenjamin Rosenfeld อธิบายในการแถลงข่าวของ Max Planck Institute:
“ สถานีสังเกตการณ์สองสถานีของเราทำงานอย่างอิสระและมีการติดตั้งเลเซอร์และระบบควบคุมของตัวเอง เนื่องจากระยะห่างระหว่างห้องปฏิบัติการ 400 เมตรการสื่อสารจากห้องหนึ่งไปอีกห้องหนึ่งจะใช้เวลา 1,328 นาโนวินาทีซึ่งมากกว่าระยะเวลาของกระบวนการวัด ดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการวัดในแล็บหนึ่งที่สามารถใช้ในแล็บอื่นได้ นั่นเป็นวิธีที่เราปิดช่องโหว่ของท้องที่”
เมื่ออะตอมรูบิเดียมสองอะตอมตื่นเต้นจนถึงจุดที่ปล่อยโฟตอนสถานะการหมุนของอะตอมรูบิเดียมและสถานะโพลาไรเซชันของโฟตอนนั้นได้ถูกพันกันอย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นโฟตอนจะถูกรวมเข้ากับเส้นใยนำแสงและนำไปสู่การติดตั้งที่ซึ่งถูกรบกวน หลังจากดำเนินการตรวจวัดเป็นเวลาแปดวันนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถรวบรวมเหตุการณ์ประมาณ 10,000 เหตุการณ์เพื่อตรวจสอบสัญญาณที่พัวพัน
สิ่งนี้จะถูกระบุโดยการหมุนของอะตอมรูบิเดียมสองตัวที่ติดอยู่ซึ่งจะชี้ไปในทิศทางเดียวกัน (หรือในทิศทางตรงกันข้ามขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งกีดขวาง) สิ่งที่ทีมมิวนิคพบคือส่วนใหญ่ของเหตุการณ์นั้นอะตอมอยู่ในสภาพเดียวกัน (หรืออยู่ในสถานะตรงกันข้าม) และมีการเบี่ยงเบนเพียงหกประการที่สอดคล้องกับความไม่เท่าเทียมของเบลล์
ผลลัพธ์เหล่านี้มีนัยสำคัญทางสถิติมากกว่าที่ได้รับจากทีมนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ในปี 2558 เพื่อการศึกษานั้นทีมดัตช์ทำการทดลองโดยใช้อิเล็กตรอนในเพชรที่ห้องทดลองซึ่งห่างกัน 1.3 กม. ในท้ายที่สุดผลลัพธ์ของพวกเขา (และการทดสอบล่าสุดของความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์) แสดงให้เห็นว่าการพัวพันควอนตัมเป็นเรื่องจริงและปิดช่องโหว่ความสมจริงของท้องถิ่นอย่างมีประสิทธิภาพ
ดังที่ Wenjamin Rosenfeld อธิบายการทดสอบที่ดำเนินการโดยทีมงานของเขานั้นนอกเหนือไปจากการทดลองอื่น ๆ โดยการจัดการกับประเด็นสำคัญอีกข้อหนึ่ง “ เราสามารถระบุสถานะการหมุนของอะตอมได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมาก” เขากล่าว “ ดังนั้นเราจึงปิดช่องโหว่ที่อาจเกิดขึ้นครั้งที่สอง: ข้อสันนิษฐานว่าการละเมิดที่สังเกตเกิดจากตัวอย่างอะตอมคู่ที่ตรวจพบไม่สมบูรณ์”
ด้วยการได้รับหลักฐานการละเมิดความไม่เท่าเทียมของเบลล์นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียง แต่ช่วยแก้ไขความไม่ลงรอยกันที่ยั่งยืนระหว่างฟิสิกส์คลาสสิกและควอนตัม พวกเขายังเปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่นเป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะมีการพัฒนาตัวประมวลผลควอนตัมซึ่งใช้พัวพันในการจำลองค่าศูนย์และเลขฐานสอง
คอมพิวเตอร์ที่ใช้กลศาสตร์ควอนตัมจะเร็วกว่าไมโครโพรเซสเซอร์ทั่วไปและจะนำไปสู่ยุคใหม่ของการวิจัยและพัฒนา มีการนำเสนอหลักการเดียวกันนี้สำหรับความปลอดภัยทางไซเบอร์ซึ่งการเข้ารหัสควอนตัมจะถูกนำไปใช้กับข้อมูลในโลกไซเบอร์ทำให้แฮกเกอร์ที่พึ่งพาคอมพิวเตอร์ทั่วไป
สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุดมีแนวคิดของ Quantum Entanglement Communications ซึ่งเป็นวิธีที่ช่วยให้เราสามารถส่งข้อมูลได้เร็วกว่าความเร็วแสง ลองนึกภาพความเป็นไปได้สำหรับการเดินทางในอวกาศและการสำรวจถ้าเราไม่ผูกพันตามขอบเขตของการสื่อสารที่เกี่ยวข้อง!
ไอน์สไตน์ไม่ผิดเมื่อเขาระบุว่าสิ่งกีดขวางควอนตัมเป็น“ การกระทำที่น่ากลัว” แท้จริงแล้วความหมายส่วนใหญ่ของปรากฏการณ์นี้ยังคงน่ากลัวเท่าที่น่าทึ่งสำหรับนักฟิสิกส์ แต่ยิ่งเราเข้าใกล้ความเข้าใจมากเท่าใดเราก็ยิ่งใกล้ชิดมากขึ้นเท่านั้นที่จะพัฒนาความเข้าใจว่าพลังทางกายภาพที่รู้จักทั้งหมดของจักรวาลเข้ากันได้อย่างไร - ทฤษฎีทุกสิ่ง!
