گروهی از فیزیکدانان دانشگاه تورنتو روش جدیدی برای فشردن نور تا محدوده کوانتوم بنیادی یافته‌اند. این یافته کاربردهای بالقوه‌ای در اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق، نسل بعدی ساعت‌های اتمی و محاسبات کوانتومی جدید داشته و می‌تواند درک بنیادی ما را از جهان بهبود بخشد.
فشردن نور در محدوده کوانتومی
گروهی از فیزیکدانان دانشگاه تورنتو روش جدیدی برای فشردن نور تا محدوده کوانتوم بنیادی یافته‌اند. این یافته کاربردهای بالقوه‌ای در اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق، نسل بعدی ساعت‌های اتمی و محاسبات کوانتومی جدید داشته و می‌تواند درک بنیادی ما را از جهان بهبود بخشد.
کریستر شالم از محققان این کار پژوهشی می‌گوید: «اندازه‌گیری دقیق، قلب تمام علوم تجربی است: هر چقدر که بتوانیم چیزی را دقیق‌تر اندازه بگیریم، اطلاعات بیشتری راجع به آن به دست می‌آوریم. در دنیای کوانتومی که همه چیز بسیار کوچک‌تر است، دقت اندازه‌گیری‌ها کمتر می‌شود».
نور یکی از ابزارهای بسیار دقیق اندازه‌گیری در فیزیک بوده و برای روبش عامل‌های مختلفی، از نسبیت خاص گرفته تا جاذبه کوانتومی مورد استفاده قرار گرفته است. اما در دنیای پیشرفته کوانتومی، نور نیز محدودیت‌های خاص خود را دارد.
کوچک‌ترین ذره نور فوتون است و آنقدر کوچک است که یک لامپ حبابی معمولی، در یک تریلیونیوم ثانیه میلیاردها فوتون از خود منتشر می کند. پروفسور آفرایم اشتاینبرگ یکی دیگر از محققان این کار می‌گوید: «با وجود طبیعت غیرقابل تصویربرداری این ذرات ریز، فناوری‌های پیشرفته کوانتومی برای ذخیره سازی و دستکاری اطلاعات، بر فوتون‌های منفرد مبتنی هستند. اما عدم قطعیت که به نام نویز کوانتومی نیز شناخته می شود، در مسیر اطلاعات قرار می‌گیرد».
فشردن یکی از راه‌های افزایش قطعیت کمیتی همچون موقعیت یا سرعت است، اما این کار دارای هزینه است. وی می‌افزاید: «اگر شما قطعیت یک ویژگی را که مد نظر شماست، افزایش دهید، عدم قطعیت ویژگی مکمل دیگر به صورتی غیرقابل اجتناب افزایش می‌یابد».
در بررسی که در دانشگاه تورنتو انجام شد، محققان سه فوتون منفرد را در یک فیبر نوری با یکدیگر ترکیب نموده و یک تری‌فوتون به دست آوردند. اشتاینبرگ می افزاید: «یکی از مشخصات عجیب فیزیک کوانتوم این است که زمانی که چند فوتون یکسان با یکدیگر ترکیب می‌شوند، تمام آنها دچار نوعی «بحران هویت» می‌شوند و نمی‌توان تشخیص داد که هر یک از آنها چه کاری انجام می‌دهند».
این محققان سپس حالت سه‌فوتونی را فشردند تا اطلاعات کوانتومی را که در قطبیت تری‌فوتون کدگذاری شده بود، به دست آورند. در تمام کارهای قبلی فرض بر این بود که می‌توان فشردن را به صورت نامحدودی ادامه داده و رشد عدم قطعیت را در مسیر غیردلخواه کنترل کرد.
اشتاینبرگ توضیح می‌دهد: «اما دنیای قطبیت همانند زمین ما نامسطح است. حالت قطبیت را می‌توان به صورت یک قاره کوچک روی یک کره تصور کرد. زمانی که شروع به فشردن قاره سه‌فوتونی می‌کنیم، در ابتدا همان اتفاقات آزمایشات قبلی می‌افتد. اما اگر فشردن به حد کافی شدید باشد، درازای قاره کم کم افزایش یافته و به دور کره حلقه می زند».
او می‌افزاید: «ما با انجام این آزمایش برای اولین بار نشان دادیم که طبیعت کروی قطبیت، حالت‌های کمی مختلفی ایجاد کرده و مقدار ممکن برای فشردن را محدود می‌نماید».
