یکی از اساس تئوری کوانتوم، این است که ذرات کوانتومی می‌توانند در دو حالت موجی و ذره‌ای وجود داشته باشند. با این حال، در هیچ از حالات ذکر شده تا زمانی که قابل اندازه‌گیری باشند، وجود ندارند. این امر سبب می‌شود تا زمانی که ذرات کوانتومی قابل مشاهده نیستند، قابل ردگیری نباشند. در مطالعات اخیر، فیزیک‌دانان مورد ذکر شده را به چالش کشیده و اثبات کردند که ردیابی ذرات کوانتومی امری ناممکن نیست.
دیوید آرویدسن-شوکر۱ نویسنده‌ی اول پژوهش و دانشجوی Ph.D در کمبریج، به فرضیه‌ی “تابع موج” در فیزیک علاقه‌مند است. وی در مصاحبه‌ای اظهار دارد: “باید در نظر داشت با وجود این که به نظر می‌رسد تابع موج از نظر اطلاعاتی بسیار غنی باشد، حقیقت این است که کاربرد آن بیشتر به عنوان یک ابزار ریاضی است تا ارائه‌ای دقیق از ذرات کوانتومی.”
این امر سبب شد تا تیم پژوهشی او به چالشی جدید روی آورده و به دنبال ابداع راه جدیدی برای آشکارکردن رمز و راز موجود در حرکات ذرات کوانتومی باشند.
در این پژوهش، که در ژورنال Physical Review A منتشر شده است، محققان دانشگاه کمبریج نشان داده‌اند که با انجام دادن آزمایش‌هایی که به جای خود ذرات کوانتوم، نحوه‌ی ارتباط آن را با محیط اطراف هدف قرار می‌دهد، می‌توان به ردیابی ذرات غیرقابل مشاهده‌ی کوانتومی پرداخت.
با حرکت این ذرات، آنان محیط خود را نشانه‌گذاری می‌کنند. هر یک از این نشانه‌ها یا تقابلات ذرات کوانتومی با محیط خود، اطلاعاتی را کد می‌کند. بنابراین تیم تحقیقاتی روشی را ابداع کرده‌اند که می‌توان تقابلات ذرات با محیط را بدون مشاهده‌ی مستقیم آنان مورد مطالعه قرار داد.
هم‌چنین، با دنبال کردن این نشانه‌ها، محققان دریافتند که می‌توان اطلاعات مرتبط با ذرات را در انتهای آزمایش رمزگشایی کرد. این امر به آنان امکان دنبال‌کردن حرکات ذرات کوانتومی را می‌دهد که منجر به گسترده کردن دامنه‌ی اطلاعات موجود در این زمینه می‌شود.
قلمروی ممنوعه‌ی کوانتوم
همان‌طور که گفته شد، این روش امکان ردیابی ذرات کوانتوم را فراهم می‌کند و سبب می‌شود انجام دادن آزمایش بر مکانیسم‌های پیش‌بینی شده در فیزیک کوانتوم عملی شود.
برای مثال، تئوری‌هایی نظیر این که ذرات می‌توانند در یک زمان، در دو زمان مختلف حضور داشته باشند و یا تحقق تله‌پاتی که در آن اطلاعات می‌توانند بین دو فرد بدون تبادل هیچ ذره‌ای منتقل شوند. بنابراین، این نتایج ثابت می‌کنند پدیده‌هایی که سابقاً غیرممکن به نظر می‌رسیده‌اند، اکنون شانس عملی شدن را دارند، هم‌چنین به محققان امکان بررسی پتانسیل واقعی تله‌پاتی را نیز می‌دهد.
اما شاید نکته‌ی مهم‌تر این باشد که این پژوهش فهم فیزیک‌دانان از ذرات موجی را گسترده‌تر می‌کند. سابقاً آنان آموزش یافته‌اند که تنها ابزاری که در اختیار دارند، محاسبه‌ی انتزاعی است اما اکنون ثابت شده است که اطلاعات کد شده در هر ذره‌ی کوانتومی پس از نشانه‌گذاری محیط، ارتباط مستقیمی با تابع موج دارد. بنابراین، قلمروی ممنوعه‌ی مکانیسم‌های کوانتومی اکنون چندان دور از دسترس نیست.
این پژوهش به حمایت از تلاش‌هایی که در جهت فهم حرکات و رفتار ذرات کوانتومی انجام شده‌است، کمک فراوانی می‌کند. حقایقی اساسی که در حوزه‌ی فیزیک کوانتوم وجود دارند اکنون می‌توانند مورد آزمایش قرار گیرند. با اطمینان می‌توان گفت که ابداعات و اخبار بسیار جالبی در راه است!
پی‌نوشت
۱. David Arvidsson-Shukur
