LIÊN ĐỚI LƯỢNG TỬ VÀ HỆ NHIỀU HẠT

 

LẦN ĐẦU TIÊN THỰC HIÊN LIÊN ĐỚI CHO CÁC HỆ NHIỀU HẠT

( MANY-PARTICLE ENTANGLEMENT ) 

21B

Các nhà vật lý Đại học Basel lần đầu tiên (26/04/2018) quan sát được hiện tượng Einstein-Podolsky-Rosen trên một hệ chứa nhiều  trăm hạt [1] và [2].

Một đám mây nguyên tử được giữ trên một con chip nhờ trường điện từ .

Các nhà vật lý đã đo được những kết quả tiên đoán .Những kết quả này sẽ được ứng dụng vào việc chế tạo các loại sensor và các phương pháp hiện hình ( imaging methods ) cho các trường điện từ .

Các kết quả được công bố trên tạp chí Science (2018).

1  /  Các kết quả đo đạc trên một hệ lượng tử chính xác đến đâu? 

Trong thế giới các hạt vi mô điều khiển bởi cơ học lượng tử tồn tại một một giới hạn cơ bản đối với mức độ chính xác.

Giới hạn này xác định nhờ hệ thức bất định Heisenberg:

Không thể đồng thời xác định vị trí và xung lượng của một hạt hoặc hai thành phần spin của hạt với độ chính xác bất kỳ.

Năm 1935 Albert Einstein, Boris Podolsky, và Nathan Rosen công bố công trình khẳng định dưới một số điều kiện thì các phép đo trên có thể thực hiện với độ chính xác vượt qua hệ thức bất định Heisenberg.

(về hệ thức bất định Heisenberg và entanglement có thể xem thêm VI.2 Entanglement và hệ quả ).

Đề làm được việc đó chúng ta xét hai hệ A và B trong trạng thái liên đới lượng tử. Trong trường hợp đó  

những phép đo kết quả các phép đo trên hệ A có thể cho ta biết kết quả đo đạc trên hệ B với độ chính xác 

bất kỳ .Và điều này đúng bất kể A và B cách xa nhau.

2  /  Những quan sát đầu tiên trên hệ nhiều hạt

Trước đây các thí nghiệm chỉ được thực hiện đối với các nguyên tử riêng lẻ.

Hiện nay một nhóm các nhà vật lý dưới sự lãnh đạo của GS Philipp Treutlein (Đại học Basel) và Viện Nano Thụy điển (SNI) đã thành công trong việc thực hiện EPR sử dụng hệ nhiều trăm hạt lần đầu tiên.

Trong thí nghiệm họ đã sử dụng tia laser đề làm lạnh các nguyên tử đến gần số không tuyệt đối .Tại những nhiệt độ như vậy các nguyên tử sẽ biến thành ngưng tụ Bose-Einstein (Bose-Einstein condensate)-một trạng thái được Einstein tiên đoán từ năm 1925.Trong trạng thái iêu lạnh đó các nguyên tử luôn va chạm nhau dẫn đến spin của chúng liên đới với nhau.

Các nhà vật lý đo spin của những vùng cách xa nhau của ngưng tụ (condensate). Nhờ phương pháp hiển hình phân giải cao (high-resolution imaging) họ có thể đo được độ liên kết (correlation) giữa các vùng xa nhau và đồng thời định xứ được các nguyên tử.

Với thí nghiệm này các nhà vật lý thành công trong việc đo một vùng mà biết được kết quả trong vùng khác

Matteo Fadel phát biểu rằng đây quả là một điều kỳ điều khi thực hiên hiện tượng EPR đối với hai vùng xa nhau và như vậy quan sát được một hiện tượng vật lý cơ bản trên những hệ lớn.

3  / Trên con đường công nghệ lượng tử

Sau khi thực hiện thí nghiệm các nhà vật lý suy nghĩ đến vấn đề ứng dụng công nghệ nâng các độ chính xác các sensor và các phương pháp hiển hình (imaging methods )cho các trường điện từ .

Sự phát triển các sensor lượng tử là một mục tiêu quan trọng của NCCR QSIT(National Centre of Competence in Research Quantum Science and Technology-Trung tâm quốc gia nghiên cứu Khoa học và công nghệ  lượng tử)

TÀI LIỆU THAM KHẢO 

[1] Phys.org,Einstein-Podolsky-Rosen paradox observed in many-particle system for the first time

April 27, 2018, University of Basel

https://phys.org/news/2018-04-einstein-podolsky-rosen-paradox-many-particle.html

[2]  Matteo Fadel, Tilman Zibold, Boris Decamps, Philipp Treutlein ´ ∗

Department of Physics, University of Basel,

Klingelbergstrasse 82, 4056 Basel, Switzerland 

Spatial entanglement patterns and

Einstein-Podolsky-Rosen steering

in a Bose-Einstein condensate

arXiv:1708.02534v1 [quant-ph] 8 Aug 2017