Khi đọc bài viết này, các bạn sẽ được khám phá sự tương tác kỳ quặc giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử. Thật thú vị, hai lĩnh vực này không thực sự hòa hợp với nhau, đặc biệt khi nói đến những hiện tượng siêu nhỏ. Một trong những hiện tượng kỳ lạ nhất là sự rối lượng tử, trong đó trạng thái của một hạt có thể được xác định qua trạng thái của cặp rối của nó, dù khoảng cách giữa chúng có xa đến đâu. Điều này thực sự đi ngược lại với lý thuyết cổ điển và đã từng khiến Albert Einstein phải gọi đó là “hành động kỳ quái từ xa”.
Hiện tượng này được biết đến với tên gọi "tính phi địa phương lượng tử", nơi mà các đối tượng có thể bị ảnh hưởng qua khoảng cách (dường như nhanh hơn cả ánh sáng) trong khi cơ học cổ điển lại theo lý thuyết địa phương, tức là các đối tượng chỉ bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh gần gũi của chúng. Sự phân chia này được giải thích rõ ràng qua định lý không thể của Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ), nêu rõ rằng lý thuyết lượng tử không thể được mô tả bằng cách nhìn theo góc độ thực tế địa phương. Danh xưng GHZ bắt nguồn từ các nhà vật lý đã đưa ra định lý này vào năm 1989, cho thấy khi các hạt chỉ có thể bị ảnh hưởng bởi sự gần gũi, chúng sẽ tạo ra những điều không thể xảy ra trong toán học.
Theo báo New Scientist, định lý này thậm chí có thể được diễn đạt qua một phép tính trong đó 1 bằng -1. Điều này rất hữu ích để chỉ ra rằng các tính chất lượng tử không thể được mô tả bằng các phương pháp cổ điển. Gần đây, một bài báo được công bố trên tạp chí Science Advances đã cố gắng khám phá những điều kỳ quái hơn nữa của các nghịch lý này. Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã tìm cách xem các hạt ánh sáng có thể phi cổ điển đến mức nào - và kết quả thật sự có thể vượt xa mong đợi của họ.
Cuộc thí nghiệm này đã tạo ra các photon, hay hạt ánh sáng, tồn tại trong 37 chiều không gian. Giống như chúng ta chỉ tồn tại trong ba chiều cộng với một chiều thời gian, các photon này lại cần 37 điểm tham chiếu tương tự để tồn tại. Zhenghao Liu, một trong những tác giả của nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, đã chia sẻ với New Scientist rằng: “Thí nghiệm này cho thấy vật lý lượng tử còn phi cổ điển hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ.” Liu cũng cho biết, “Có thể sau 100 năm kể từ khi phát hiện ra vật lý lượng tử, chúng ta vẫn chỉ đang nhìn thấy phần nổi của tảng băng trôi.”
Thực hiện thí nghiệm này không phải là điều dễ dàng, bởi Liu và nhóm của ông đã cần đưa một phiên bản của nghịch lý GHZ vào ánh sáng đồng nhất - thậm chí là màu sắc và bước sóng - để có thể dễ dàng điều khiển các photon. Điều này tạo ra những “hiệu ứng phi cổ điển nhất trong thế giới lượng tử” từng được tạo ra. Nhóm nghiên cứu viết: “Chúng tôi tin rằng công việc này đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu trong tương lai.” Họ hy vọng rằng những phát hiện này có thể được sử dụng để xây dựng những lợi thế lượng tử mạnh mẽ hơn trong các hệ thống có chiều cao. Như vậy, nếu chúng ta mới chỉ khám phá được phần nổi của tảng băng, hãy tưởng tượng những đột phá lượng tử nào đang ẩn náu bên dưới bề mặt.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65104608/light-37-dimensions-quantum-mechanics/
Hiện tượng này được biết đến với tên gọi "tính phi địa phương lượng tử", nơi mà các đối tượng có thể bị ảnh hưởng qua khoảng cách (dường như nhanh hơn cả ánh sáng) trong khi cơ học cổ điển lại theo lý thuyết địa phương, tức là các đối tượng chỉ bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh gần gũi của chúng. Sự phân chia này được giải thích rõ ràng qua định lý không thể của Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ), nêu rõ rằng lý thuyết lượng tử không thể được mô tả bằng cách nhìn theo góc độ thực tế địa phương. Danh xưng GHZ bắt nguồn từ các nhà vật lý đã đưa ra định lý này vào năm 1989, cho thấy khi các hạt chỉ có thể bị ảnh hưởng bởi sự gần gũi, chúng sẽ tạo ra những điều không thể xảy ra trong toán học.
Theo báo New Scientist, định lý này thậm chí có thể được diễn đạt qua một phép tính trong đó 1 bằng -1. Điều này rất hữu ích để chỉ ra rằng các tính chất lượng tử không thể được mô tả bằng các phương pháp cổ điển. Gần đây, một bài báo được công bố trên tạp chí Science Advances đã cố gắng khám phá những điều kỳ quái hơn nữa của các nghịch lý này. Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã tìm cách xem các hạt ánh sáng có thể phi cổ điển đến mức nào - và kết quả thật sự có thể vượt xa mong đợi của họ.
Cuộc thí nghiệm này đã tạo ra các photon, hay hạt ánh sáng, tồn tại trong 37 chiều không gian. Giống như chúng ta chỉ tồn tại trong ba chiều cộng với một chiều thời gian, các photon này lại cần 37 điểm tham chiếu tương tự để tồn tại. Zhenghao Liu, một trong những tác giả của nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, đã chia sẻ với New Scientist rằng: “Thí nghiệm này cho thấy vật lý lượng tử còn phi cổ điển hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ.” Liu cũng cho biết, “Có thể sau 100 năm kể từ khi phát hiện ra vật lý lượng tử, chúng ta vẫn chỉ đang nhìn thấy phần nổi của tảng băng trôi.”
Thực hiện thí nghiệm này không phải là điều dễ dàng, bởi Liu và nhóm của ông đã cần đưa một phiên bản của nghịch lý GHZ vào ánh sáng đồng nhất - thậm chí là màu sắc và bước sóng - để có thể dễ dàng điều khiển các photon. Điều này tạo ra những “hiệu ứng phi cổ điển nhất trong thế giới lượng tử” từng được tạo ra. Nhóm nghiên cứu viết: “Chúng tôi tin rằng công việc này đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu trong tương lai.” Họ hy vọng rằng những phát hiện này có thể được sử dụng để xây dựng những lợi thế lượng tử mạnh mẽ hơn trong các hệ thống có chiều cao. Như vậy, nếu chúng ta mới chỉ khám phá được phần nổi của tảng băng, hãy tưởng tượng những đột phá lượng tử nào đang ẩn náu bên dưới bề mặt.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65104608/light-37-dimensions-quantum-mechanics/
