Η κβαντική διεμπλοκή, αυτό το μυστηριώδες φαινόμενο που συνδέει δύο σωματίδια με αδιάσπαστο τρόπο, δεν περιορίζεται πλέον στη θέση ή στο σπιν. Πρόσφατη έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, αποκάλυψε έναν νέο τύπο διεμπλοκής, που συνδέεται με την κίνηση στρέψης των φωτονίων, μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει το μέλλον των κβαντικών τεχνολογιών.
Μέχρι τώρα, η κβαντική διεμπλοκή θεωρούνταν ότι εκδηλωνόταν μέσω ιδιοτήτων όπως το σπιν, η θέση του σωματιδίου ή η ταχύτητα. Ωστόσο, μια ομάδα ερευνητών στο Technion, το Ισραηλινό Ινστιτούτο Τεχνολογίας, ανακάλυψε έναν νέο τύπο διεμπλοκής, που βασίζεται στη στροφορμή των φωτονίων. Η ανακάλυψη αυτή, η πρώτη του είδους της εδώ και περισσότερα από είκοσι χρόνια, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη νέων εργαλείων για κβαντικές επικοινωνίες και υπολογισμούς με βάση τα φωτόνια, καθώς και για τη σημαντική σμίκρυνσή τους.
Η στροφορμή, μια ιδιότητα που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο ένα φωτόνιο περιστρέφεται ή συστρέφεται κατά τη διάρκεια της διαδρομής του, αποτελείται από δύο μέρη: το σπιν, που περιγράφει την περιστροφή του ηλεκτρικού πεδίου του φωτονίου, και την τροχιακή στροφορμή, που αφορά τη σπειροειδή κίνηση του φωτονίου στο χώρο. Παραδόξως, αυτό το κβαντικό φαινόμενο θυμίζει την κίνηση της Γης, η οποία περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και ταυτόχρονα περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο.
Κανονικά, η περιστροφή και η τροχιακή κίνηση είναι διαχωρίσιμες. Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, στα νανομετρικά συστήματα, οι δύο αυτές συνιστώσες συγχωνεύονται σε μια ενιαία ιδιότητα, τη συνολική στροφορμή. Το πείραμα, που διεξήχθη σε ένα σύστημα χίλιες φορές μικρότερο από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας, έδειξε ότι η διεμπλοκή δεν αφορά τις παραδοσιακές ιδιότητες, αλλά εκδηλώνεται μέσω της συνολικής στροφορμής.
Η χρήση φωτονίων σε τόσο μικρές δομές μπορεί να φαίνεται περιττή, αλλά προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα. Η σμίκρυνση των οπτικών εξαρτημάτων, παρόμοια με ό,τι συνέβη με τα ηλεκτρονικά, επιτρέπει τη δημιουργία συμπαγών και αποδοτικών οπτικών συσκευών. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να αναπτυχθούν αποδοτικοί οπτικοί διαμορφωτές on-chip, συσκευές που ελέγχουν τη μετάδοση φωτεινών σημάτων σε τσιπ, οι οποίες είναι απαραίτητες για την επικοινωνία δεδομένων υψηλής ταχύτητας.
Επιπλέον, ο περιορισμός των φωτονίων σε περιορισμένους χώρους εντείνει τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον υλικό, ανοίγοντας το δρόμο για νέες συμπεριφορές και φαινόμενα, τα οποία είναι θεμελιώδη για την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών και ασφαλέστερων και πιο αξιόπιστων τεχνολογιών επικοινωνίας. Περαιτέρω έρευνα θα μπορούσε να αποσαφηνίσει περαιτέρω αυτόν τον νέο τύπο κβαντικής διεμπλοκής και τις πιθανές εφαρμογές του.
[via]
