گروهی از پژوهش‌گران در استرالیا روشی آزمایش‌گاهی برای ایجاد درهم‌تنید‌ه‌گی در اتم‌هایی که در یک مکان نیستند، یافته‌اند.

درهم‌تنید‌گی اتم‌ها و دیگر موجودات کوانتومی در زمینه‌ی داده‌های کوانتومی بسیار ارزش‌مند‌ است. در ۱۹۹۹، کارلوس کابریلو و هم‌کاران پیش‌نهاد دادند که اتم‌هایی که مکان‌شان متفاوت است می‌توانند ازطریق تداخل و آشکارسازی یک تک‌فوتون درهم‌تنید‌ه شوند. در روش آن‌ها، دو اتم به یک حالت کوتاه‌مدت برانگیخته و سپس، با گسیل هم‌زمان یک فوتون، به یک حالت برانگیخته‌ی ناپایدار می‌روند. اگر تنها یک اتم این فرآیند را از سر بگذراند آن‌گاه از هردو اتم تنها یک فوتون گسیل می‌شود. اگر یک آشکارساز این فوتون را شناسایی کند، و نشود دریافت که این فوتون از کدام یک از اتم‌ها می‌آید، آن‌گاه یک حالت درهم‌تنید‌ه درست شده‌است.

به نظر ساده می‌آید؛ اما یک عامل محدودکننده وجود دارد. اگر هردوی اتم‌ها برانگیخته شده و دو فوتون گسیل شوند آن‌‌گاه هیچ درهم‌تنید‌ه‌گی در کار نیست. بنا بر آن‌چه لوکاس اسلودیکا از دانش‌گاه Innsbruck در استرالیا، و هم‌کاران در Physical Review Letters آورده‌اند، می‌شود برای این مشکل کاری کرد. آن‌ها برای نخستین بار  این روش درهم‌تنید‌ه‌گی دو‌اتمی را در آزمایش دیده‌اند.  نویسنده‌گان این مقاله، با اطمینان یافتن از این‌که احتمال بودن هم‌زمان دو اتم در حالت برانگیخته بسیار اندک است، این مشکل را حل کرده‌اند. اسلودیکا و هم‌کاران اتم‌ها را سرد کرده و گیرانداخته‌اند. سپس از پراکنده‌گی ناکشسان برای برانگیختن اتم‌ها و تولید یک تک‌فوتون، با گسیل هم‌زمان،  بهره جسته‌اند. آن‌گاه با یک آینه مکان فوتون‌های گسیل‌شده از جفت‌اتم برهم افتاده و تفکیک‌ناپذیر می‌شوند.

درهم‌تنید‌ه‌گی دو اتم با گسیل و شناسایی تک‌فوتون آغازی‌ست برای ایجاد نرخ بیش‌تری از درهم‌تنید‌ه‌گی‌ها، نسبت به آنچه امروز با روش‌های جای‌گزین دست‌یافتنی‌ست. تولید بهینه‌ی درهم‌تنید‌ه‌گی میان چیزهایی که اختلاف مکانی دارند، کلید به واقعیت پیوستن رایانه‌های کوانتومی‌ست.

منبع:

http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.110.083603

مرجع:

Atom-Atom Entanglement by Single-Photon Detection

Phys. Rev. Lett. 110, 083603 (2013)