# שזירה קוונטית מקבלת אישוש מקוואזרים רחוקים

> פיזיקאים מ-MIT ומוינה השתמשו במקורות אור רחוקים כדי להוכיח שהפוטונים שנוצרו במעבדה אכן שזורים שנה שעברה, פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי MIT ומאוניברסיטת וינה הציגו מדידות בעלות וודאות גבוהה לשזירה קוונטית. תופעה זו, שנשמעת בפעם הראשונה כאילו לקוחה מהספרות הבדיונית, קושרת בין שני חלקיקים כך שהמרחק והזמן בניהם לא משחקים תפקיד. נניח לרגע שקיימים שני חלקיקים שזורים, כל אחד בקצה אחד של היקום (עד כמה שניתן להגדיר ליקום קצה), מדידת חלקיק א'…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/quantum-interweaving-is-corroborated-by-distant-quasars-2208282
- Author: ד״ר נועם חי
- Published: 2018-08-22T00:05:39+03:00
- Modified: 2018-08-21T21:59:02+03:00
- Sections: פיזיקה קוונטית
- Topics: מכניקת הקוונטים, קוואזרים, שזירה קוונטית

## Article

פיזיקאים מ-MIT ומוינה השתמשו במקורות אור רחוקים כדי להוכיח שהפוטונים שנוצרו במעבדה אכן שזורים שנה שעברה, פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי MIT ומאוניברסיטת וינה הציגו מדידות בעלות וודאות גבוהה לשזירה קוונטית. תופעה זו, שנשמעת בפעם הראשונה כאילו לקוחה מהספרות הבדיונית,  קושרת בין שני חלקיקים כך שהמרחק והזמן בניהם לא משחקים תפקיד. נניח לרגע שקיימים שני חלקיקים שזורים, כל אחד בקצה אחד של היקום (עד כמה שניתן להגדיר ליקום קצה), מדידת חלקיק א' תשפיע על מדידת חלקיק ב' במיידית גם אם המרחק בניהם עצום. איינשטיין כמובן לא אהב את הרעיון וכדי להפריך עקרון זה הוא הציע ניסויים מחשבתיים שלא תאמו את ציפיותיו. בשנות השישים המדען ג'ון בל חישב מה יהיה הגבול התיאורטי שממנו ואילך הקורלציה (מידת ההתאמה) בין שני חלקיקים חייבת להיות מוסברת על בסיס תורת הקוונטים, אבל מה אם לא כך הדבר? שאלות אלו מסוג "מה אם" דוחפים את הפיזיקאים לבחון עד כמה תיאוריה מוצלחת או לא. הרעיון של בל מתבסס על מספר הנחות שאחת מהן גורסת שהמערכת חייבת להיות נקייה "מפרמטרים חופשיים", כלומר אסור שמערכת המדידה תהיה תלויה בפרמטר\גורם כלשהו והיא חייבת להתבצע באופן רנדומי (אקראי). כדי להסיר את האפשרות שסידור מערכת המדידה משפיע על התוצאה פיזיקאים מ-MIT השתמשו בפולסי אור שמקורם 600 שנות אור מכדור הארץ כדי לבחור כיצד המערכת מודדת את הפוטונים השזורים שנוצרו במעבדה. בניסוי שכזה, ההנחה שמקור הקורלציה בין שני הפוטונים הוא קלאסי (כלומר לא קוונטי), מאלץ את מכניזם הקורלציה להיווצר 600 שנה מראש, עוד לפני שהפוטונים השזורים נפלטו ועוד בכלל לפני שהמעבדה הוקמה והמדידה בוצעה. כעת, במאמר שפורסם ב- Physical Review Letters  אותם חוקרים הקצינו את התנאים לעיקרון בל ומדדו את הפוטונים מקוואזרים רחוקים, האחד 7.8 מיליארד שנה והאחר 12.2 מיליארד שנה. הם גילו שמרבית הפוטונים היו בקורלציה כזו שעוברת את הגבול התיאורטי של בל משמע הם אכן שזורים קוונטית. "בניסוי החדש, אם הקורלציה בין הפוטונים מתקיימת על ידי מנגנון שאינו קוונטי, המכניזם היה חייב להתחיל עוד לפני 12.2 מיליארד שנה – עוד לפני בכלל שחשבו על ניסוי שכזה, עוד לפני כדור הארץ. זה כמובן לא נשמע הגיוני, ועל כן אנחנו יכולים להעיד שמדובר בתהליך קוונטי בעיקרו ושהפוטונים שנוצרו במעבדה אכן שזורים" אמר אחד מכותבי המאמר. "גילו של כדור הארץ עומד על בערך 4.5 מיליארד שנה, לכן מנגנון שאינו קוונטי היה חייב להתחיל עוד לפני שכדור הארץ היה קיים", הוסיף דוד קייסר. החלטה שנעשתה לפני מיליארדי שנים בשנת 2014 , קייסר ושני חוקרים נוספים הציעו ניסוי שיצור שני פוטונים שזורים בכדור הארץ – תהליך שבהחלט פשוט לביצוע במעבדות מחקר בעולם. לאחר שהפוטונים השזורים נוצרו, החוקרים תכננו לשגר אותם לשני כיוונים מנוגדים ולמדוד את קיטובם, או במילים אחרות את האוריינטציה של השדה האלקטרומגנטי שממנו הפוטון בנוי. בעזרת מקטב החוקרים יכלו לבדוק את קיטוב הפוטונים ועד כמה הם "מסכימים" בקיטובם בכל מדידה. כדי להראות שפוטון שזור עלינו לציית להנחות של עקרון בל, שאחת מהן, כפי שכבר ציינו, מחייבת את החוקרים להסיר פרמטרים חופשיים. כדי לעשות זאת הצוות הוסיף טוויסט נוסף  - אור שמגיע ממקור רחוק ועתיק, כמו למשל קוואזרים, יקבע את זווית הקיטוב שאנו מודדים. אם האור שנצפה בקוואזר אדום יותר ממקור בוחן כלשהו, למקטב תהיה אוריינטציה מסוימת. אם האור קצת יותר כחול ממקור הבוחן למקטב תהיה אוריינטציה אחרת. בניסויים הקודמים, הצוות השתמש בטלסקופ פשוט כדי למדוד את האור מכוכב הרחוק מאיתנו 600 שנות אור. במחקר העכשווי החוקרים השתמשו בטלסקופים גדולים ועוצמתיים בהרבה ובאמצעותם קלטו מקורות אור רחוקים מיליארדי שנות אור מאיתנו. תזמון מושלם בתאריך 11.1.18 ב-12 לפנות בוקר חברי הצוות התכנסו בקצה ההר שבאיים הקנריים והחלו באיסוף המידע מהטלסקופים העוצמתיים (4 מטר קוטר) הרחוקים קילומטרים אחד מהשני.  כל טלסקופ הצביע על קוואזר כשבניהם בתחנת המעבדה החוקרים יצרו פוטונים שזורים שכל אחד מהם שוגר לאחד משני הטלסקופים. שבריר שניה לפני, גלאי בטלסקופ קובע האם האור שמנדד מהקוואזר כחול יותר או אדום יותר ממקור הבוחן ובהתאם מכייל את מכשיר המדידה. "התזמון מאוד טריקי, הכל צריך להתרחש באותו חלון זמנים ולהתעדכן כל מיקרו שניה (מיליונית השנייה)" כך לדברי קייסר. חיזיון תעתועים הנסיינים הריצו את הניסוי פעמיים, בהפרש 15 דקות ועם זוג קוואזרים שונה. בכל הרצה הם מדדו אלפי זוגות פוטונים שזורים. מיד לאחר הניסוי, כמספר שעות לאחר כיבוי הטלסקופים, החוקרים ראו שקיימת קורלציה גבוהה בין הפוטונים מעל הגבול שבל חישב ולכן ניתן לומר שהחלקיקים שזורים קוונטית. גות', אחד מעורכי הניסוי מסביר שבהסתמך על נתוני הניסוי, הסיכוי שמדובר במנגנון קלאסי ולא קוונטי עומד על מיליארדית של מיליארדית האחוז, כלומר סיכוי אפסי לכל הדעות. לשם השוואה הסיכוי שחלקיק ההיגס לא קיים בהתאם לתוצאות הניסוי בסרן עומד על פחות ממיליארדית האחוז, "הראנו שהסיכוי לקיומם של פרמטרים חופשיים במערכת הניסוי אפסיים". ועדיין, ישנו אחוז מאוד קטן שטענה זו לא נכונה. כדי להקטין את הסיכוי אף יותר חוקרים מחפשים מקורות רחוקים מאלו שנמדדו עתה. האם אפשר להשתמש בקרינה הקוסמית כדי לבחון את השזירה בהתאם לתנאי בל? טרם ידוע. [למאמר המדעי](https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.121.080403) עוד בנושא באתר הידען: - [לעצור את האור](https://www.hayadan.org.il/stopping-the-light-2103181) - [חורים שחורים, חורי תולעת וסודות המרחב־זמן הקוונטי](https://www.hayadan.org.il/scientific-american-black-holes-wormholes-and-the-secrets-of-quantum-spacetime-1705171) - [חומר אפל מכופף אור מקוואזר מרוחק](https://www.hayadan.org.il/sdss271203)