שזירה קוונטית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

שזירה קוונטיתאנגלית, Quantum Entanglement) היא תופעה במכניקת הקוונטים בה המצבים הקוונטיים של שני עצמים או יותר חייבים תמיד להיות מתוארים בהתייחסות אחד לשני, זאת למרות האפשרות שהעצמים מרוחקים פיזית זה מזה (התנהגות אי-מקומית). קשר זה אינו ניתן לתאור במונחי הסתברות של הפיזיקה הקלאסית, אך ניתן לתאור כפונקציית גל המציינת את המצב הקוונטי המשותף של כל החלקים. התופעה מביאה לתיאום בתכונות הפיזיות המדידות של העצמים. ברגע בו נערכת מדידה על אחד העצמים (קרי קריסת פונקציית הגל) היא משתקפת באופן מיידי גם בעצם השני, אפילו במצב בו העצמים רחוקים זה מזה בשנות אור.

מקרה פרטי של שזירה מודגם בפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן (פרדוקס EPR) ובמשפט בל. מצבי בל הינם דוגמה למצבים שזורים, בה נעשה שימוש רב בחישוב קוונטי.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

במבט ראשון נראה כי השזירה הקוונטית סותרת מאפיין עיקרי של תורת היחסות של איינשטיין, הטוען כי לא ניתן להעביר מידע מהר ממהירות האור. למרות שנראה כי שתי מערכות שזורות פועלות בהדדיות זו עם זו על פני מרחקים גדולים ובאופן מיידי, לא ניתן להשתמש בתופעה זו על מנת להעביר מידע באופן מיידי, ולכן לא מתקיימת סתירה.[דרוש מקור]

עם זאת, ניתן להשתמש במצבים שזורים על מנת להעביר מצב קוונטי של מערכת למערכת אחרת הנמצאת במרחק כלשהו ממנה. בתהליך זה, אשר נקרא טלפורטציה קוונטית, נעשה שימוש בסט של מצבים קוונטיים בשילוב עם ערוץ מידע מסורתי (ועל כן קצב העברת המידע מוגבל למהירות האור). עם זאת שיטה זו מאפשרת להעביר מצב קוונטי נתון כלשהו (מבין אינסוף מצבים קוונטיים אפשריים) על ידי שימוש במצב בל יחיד לכל קיוביט שמועבר ושידור שתי סיביות מידע בלבד.

בתאוריה של חישוב קוונטי ונגזרותיו, ניתן לכמת את מידת השזירה במערכת פיזיקלית ולהוכיח חוקי שימור החלים עליה.

הקריפטוגרפיה הקוונטית עושה שימוש בתופעת השזירה הקוונטית כדי ליצור מערכת תקשורת המסוגלת לזהות האזנות סתר. כמו כן נעשה במצבים שזורים שימוש רב לביצוע החלפת מפתח קוונטית.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

את מושג השזירה הגה ארווין שרדינגר בשנת 1935. היה זה לאחד המאפיינים של מכניקת הקוונטים אשר גרם לאיינשטיין לסלוד מן התאוריה. עוד באותה השנה פרסם איינשטיין יחד עם בוריס פודולסקי ונתן רוזן ניסוי מחשבתי המבוסס על השזירה הקוונטית הבא לתקוף את תאוריית המכניקה הקוונטית - פרדוקס EPR. את השזירה הקוונטית כינה איינשטיין "פעולה מבהילה ממרחק" ("Spooky action at a distance").

שזירה ניסיונית של פוטונים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בעת הקרנה של קרן לייזר אולטרה-סגולה בגביש של בטא בריום בוראט, חומר בעל תכונות אופטיות בלתי לינאריות, ישנה הסתברות מזערית (בערך 1 ל-10 מיליארד) על כל אחד הפוטונים להתפרק בצורה ספונטנית לזוג של פוטונים בעלי אורך גל ארוך יותר (בכדי לשמר אנרגיה). הפוטונים שנוצרו נפלטים בצדדים מנוגדים לקרן האולטרה סגולה, בשני חרוטים. מכל הזוגות שנוצרו, כ-1 ל-500 יהיו שזורים זה לזה. [1]