Trong thế giới khoa học, cơ học cổ điển và cơ học lượng tử thường không hòa hợp với nhau, và điều đó càng thể hiện rõ ở những khía cạnh kỳ lạ mà khoa học hạt nhân mang lại. Một trong những hiện tượng thú vị chính là sự rối lượng tử (quantum entanglement), cho thấy rằng trạng thái của một hạt có thể được xác định bằng cách kiểm tra trạng thái của hạt liên kết với nó, bất kể khoảng cách giữa chúng. Sự thật kỳ lạ này đã khiến nhà vật lý Albert Einstein phải mô tả hiện tượng này như là "hành động kỳ quái ở khoảng cách xa".
Hiện tượng này được gọi là "phi địa phương lượng tử" (quantum nonlocality), nơi mà các đối tượng bị ảnh hưởng qua khoảng cách dường như vượt xa tốc độ ánh sáng, trong khi đó, cơ học cổ điển lại tuân theo lý thuyết địa phương, tức là các đối tượng chỉ bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh ngay lập tức. Sự khác biệt này được minh họa rõ ràng qua định lý không thể có nổi tiếng mang tên nghịch lý Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ), cho thấy rằng lý thuyết lượng tử không thể được miêu tả bằng mô tả thực tế địa phương.
Nghịch lý GHZ, được đặt theo tên các nhà vật lý đã mô tả nó vào năm 1989, cho thấy rằng khi các hạt chỉ bị ảnh hưởng bởi sự gần gũi, chúng sẽ tạo ra những bất khả thi trong toán học. Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Science Advances đã quyết định tìm hiểu xem những nghịch lý này có thể kỳ lạ đến đâu.
Một đội ngũ khoa học quốc tế đã muốn khám phá mức độ "phi cổ điển" của các hạt ánh sáng như thế nào và kết quả thu được có thể còn kỳ lạ hơn cả những gì mà các tác giả dự đoán. Thí nghiệm này đã tạo ra các photon, hay hạt của ánh sáng, tồn tại trong 37 chiều không gian. Giống như chúng ta tồn tại trong ba chiều cộng với một chiều thời gian, các photon này cần đến 37 điểm tham khảo tương tự.
Zhenghao Liu, một trong những tác giả của nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, cho hay: “Thí nghiệm này cho thấy vật lý lượng tử phi cổ điển hơn nhiều so với chúng ta nghĩ”. Ông tiếp tục nhấn mạnh rằng “Có thể sau 100 năm phát hiện ra vật lý lượng tử, chúng ta vẫn chỉ mới nhìn thấy phần ngọn của tảng băng trôi”.
Việc thực hiện thí nghiệm này không hề đơn giản. Liu và đội ngũ của ông đã phải tích hợp một phiên bản của nghịch lý GHZ vào ánh sáng đồng bộ—bao gồm cả màu sắc và bước sóng—để có thể dễ dàng điều chỉnh các photon. Kết quả cuối cùng là những "hiệu ứng phi cổ điển trong thế giới lượng tử" mà họ đã tạo ra, theo lời Liu.
Các tác giả cho biết: “Chúng tôi tin rằng nghiên cứu này đã mở ra nhiều phương hướng cho nghiên cứu trong tương lai. Chúng tôi hy vọng những phát hiện của mình có thể được sử dụng để xây dựng những lợi thế lượng tử mạnh mẽ hơn trong các hệ thống đa chiều”.
Nếu chỉ mới khám phá được phần ngọn của tảng băng trôi, hãy tưởng tượng xem còn những đột phá nào trong lĩnh vực lượng tử đang ẩn mình bên dưới bề mặt.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65104608/light-37-dimensions-quantum-mechanics/
Hiện tượng này được gọi là "phi địa phương lượng tử" (quantum nonlocality), nơi mà các đối tượng bị ảnh hưởng qua khoảng cách dường như vượt xa tốc độ ánh sáng, trong khi đó, cơ học cổ điển lại tuân theo lý thuyết địa phương, tức là các đối tượng chỉ bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh ngay lập tức. Sự khác biệt này được minh họa rõ ràng qua định lý không thể có nổi tiếng mang tên nghịch lý Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ), cho thấy rằng lý thuyết lượng tử không thể được miêu tả bằng mô tả thực tế địa phương.
Nghịch lý GHZ, được đặt theo tên các nhà vật lý đã mô tả nó vào năm 1989, cho thấy rằng khi các hạt chỉ bị ảnh hưởng bởi sự gần gũi, chúng sẽ tạo ra những bất khả thi trong toán học. Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Science Advances đã quyết định tìm hiểu xem những nghịch lý này có thể kỳ lạ đến đâu.
Một đội ngũ khoa học quốc tế đã muốn khám phá mức độ "phi cổ điển" của các hạt ánh sáng như thế nào và kết quả thu được có thể còn kỳ lạ hơn cả những gì mà các tác giả dự đoán. Thí nghiệm này đã tạo ra các photon, hay hạt của ánh sáng, tồn tại trong 37 chiều không gian. Giống như chúng ta tồn tại trong ba chiều cộng với một chiều thời gian, các photon này cần đến 37 điểm tham khảo tương tự.
Zhenghao Liu, một trong những tác giả của nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, cho hay: “Thí nghiệm này cho thấy vật lý lượng tử phi cổ điển hơn nhiều so với chúng ta nghĩ”. Ông tiếp tục nhấn mạnh rằng “Có thể sau 100 năm phát hiện ra vật lý lượng tử, chúng ta vẫn chỉ mới nhìn thấy phần ngọn của tảng băng trôi”.
Việc thực hiện thí nghiệm này không hề đơn giản. Liu và đội ngũ của ông đã phải tích hợp một phiên bản của nghịch lý GHZ vào ánh sáng đồng bộ—bao gồm cả màu sắc và bước sóng—để có thể dễ dàng điều chỉnh các photon. Kết quả cuối cùng là những "hiệu ứng phi cổ điển trong thế giới lượng tử" mà họ đã tạo ra, theo lời Liu.
Các tác giả cho biết: “Chúng tôi tin rằng nghiên cứu này đã mở ra nhiều phương hướng cho nghiên cứu trong tương lai. Chúng tôi hy vọng những phát hiện của mình có thể được sử dụng để xây dựng những lợi thế lượng tử mạnh mẽ hơn trong các hệ thống đa chiều”.
Nếu chỉ mới khám phá được phần ngọn của tảng băng trôi, hãy tưởng tượng xem còn những đột phá nào trong lĩnh vực lượng tử đang ẩn mình bên dưới bề mặt.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65104608/light-37-dimensions-quantum-mechanics/
