CHICAGO — Albert Einstein กล่าวว่าความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดของเขาคือการเปลี่ยนสมการที่อธิบายพื้นที่ว่างเพื่อเพิ่มคำศัพท์สำหรับพลังงานที่น่ารังเกียจ เขาคิดว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานดังกล่าวเพื่อป้องกันไม่ให้จักรวาลล่มสลาย
แต่แล้วในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล ก็ค้นพบว่าจักรวาลกำลังขยายตัว ดังนั้นไอน์สไตน์จึงละทิ้งพลังงานที่น่ารังเกียจของเขา อย่างไรก็ตาม เขาไม่ควรมี เพราะเจ็ดทศวรรษต่อมา นักดาราศาสตร์พบหลักฐานที่แสดงว่าพลังงานที่น่ารังเกียจแทรกซึมอยู่ในอวกาศ
“ไอน์สไตน์ระเบิดมัน” นักจักรวาลวิทยาร็อคกี้ โคลบ์กล่าว “เขาอาจจะมีชื่อเสียงได้ถ้าเขาติดอยู่กับปืน”
นักฟิสิกส์ Charles Bennett กล่าวว่า การไม่ทำนายพลังงานน่ารังเกียจหรือการหดตัวกลับเป็นความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดของไอน์สไตน์ มันทำให้ผู้คนสับสนเกี่ยวกับการพัวพันควอนตัม
สิ่งกีดขวางเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่แปลกประหลาดที่สุดของฟิสิกส์ควอนตัม หมายถึงสถานการณ์ที่ “อนุภาค” สองแห่ง (คำที่ต้องตีความอย่างหลวม ๆ ในโลกควอนตัม) แบ่งปันประวัติศาสตร์ร่วมกันที่ทำให้อนาคตของพวกเขาพันกัน
ในคำอธิบายมาตรฐาน อนุภาคที่พันกันสองตัวจะถูกส่งไปยังห้องทดลองของนักฟิสิกส์ชื่ออลิซและบ๊อบ เมื่ออลิซทำการตรวจวัดอนุภาคที่พัวพันของเธอ ชะตากรรมของอนุภาคของบ๊อบก็ถูกผนึกไว้ ดังนั้น ถ้าอลิซบอกผลการวัดของเธอกับ Bob เขาก็รู้ทันทีว่าผลลัพธ์ของการวัดอนุภาคของเขาจะเป็นอย่างไร เขาไม่จำเป็นต้องกังวลกับการวัดจริง
“สิ่งเลวร้ายที่สุดที่เกิดขึ้นที่นี่คือเมื่อผู้คนอธิบายความพัวพัน – และฉันจะไม่บอกว่าใครเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงสูงซึ่งทำสิ่งนี้ก่อน – เป็น ‘การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล’” เบนเน็ตต์กล่าวเมื่อสัปดาห์ที่แล้วในการประชุมประจำปี ของสมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ “นั่นทำให้เกิดความสับสนจำนวนมหาศาลที่ผู้คนในสาขานี้พยายามที่จะเลิกทำอยู่ตลอดเวลา”
เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าการพัวพันยอมให้มีการส่งข้อความโต้ตอบแบบทันทีจากห้องทดลองหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่ง ไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ห่างกันแค่ไหนก็ตาม นั่นคือสิ่งที่ไอน์สไตน์ไม่ชอบ แต่แท้จริงแล้วไม่มีการส่งสัญญาณใดๆ การวัดของอลิซเพียงแค่เปลี่ยนคำอธิบายของ “สถานะควอนตัม” ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ที่อธิบายระบบพัวพันที่มีอนุภาคทั้งสอง การวัดของอลิซเปลี่ยนจักรวาลในลักษณะที่ทำให้อนุภาคของบ๊อบมีคุณสมบัติที่แน่นอนในการวัดที่ไม่เคยมีมาก่อน
“มันน่ากลัว” เบ็นเน็ตต์กล่าว “แต่ไม่ใช่การกระทำในระยะไกล”
ไม่มีการสื่อสารระยะไกลแบบทันที เพราะบ็อบไม่รู้ว่าผลลัพธ์ของเขาจะเป็นอย่างไร จนกระทั่งอลิซบอกผลลัพธ์ของเธอด้วยวิธีธรรมดาๆ เช่น อีเมลหรือบางทีอาจเป็นข้อความ (ไม่มีทวีต! อลิซและบ็อบจะไม่มีวันทำการทดลองใดๆ ให้เสร็จหากพวกเขาเสียเวลากับทวิตเตอร์)
ความยุ่งเหยิงยังคงเป็นปรากฏการณ์ที่แปลก แต่มันไม่ใช่เวทมนตร์
“เมื่อคุณสังเกตส่วนหนึ่งของระบบควอนตัม คุณจะเปลี่ยนสถานะของจักรวาลและคุณเปลี่ยนแปลงมันในแบบที่เราเข้าใจ” เบนเน็ตต์กล่าว “ไม่สามารถส่งข้อมูลได้เร็วกว่าความเร็วแสง มันเป็นเรื่องพัวพัน เรียนรู้เกี่ยวกับมัน ”
“มันเป็นความคิดที่ยอดเยี่ยมของ Landau” McKenzie กล่าว “มันใช้งานได้ดีมาก”
ตัวอย่างง่ายๆ ของข้อเสนอของ Landau คืออิเล็กตรอน quasiparticle ซึ่งเป็น quasiparticle ที่พบบ่อยที่สุด ตาม Cundiff เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนบ้าน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำ ซึ่งเป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ มีพฤติกรรมแตกต่างจากอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ว่าง ตามแนวทางของ Landau นักฟิสิกส์พบว่าอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอนหรือแกลเลียม อาร์เซไนด์ จริง ๆ แล้วมีพฤติกรรมราวกับว่ามันเป็นอิเล็กตรอนอิสระที่ไม่เกิดปฏิกิริยา ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวที่มีมวลมากกว่า อิเล็กตรอนที่มีมวลที่ปรับแล้วนั้นเรียกว่าอิเล็กตรอนควอซิเพิล
หลุมเป็นอนุภาคควอซิพิเคิลทั่วไปอีกชนิดหนึ่ง เมื่ออิเล็กตรอนดูดซับพลังงานและกระโดดไปยังตำแหน่งใหม่ มันจะทิ้งความว่างที่มีประจุบวกไว้เบื้องหลัง รูนั้นมีพฤติกรรมราวกับว่ามันเป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุบวกแม้ว่าจะไม่มีอนุภาคทางกายภาพอยู่ที่นั่นก็ตาม นอกจากนี้ หลุมที่มีประจุบวกมักจะถูกดึงดูดไปยังอิเล็กตรอนที่มีพลังงาน ทำให้อิเล็กตรอนและรูจับและก่อตัวเป็นอนุภาคควอซิพิเคิลอีกตัวหนึ่งที่เรียกว่า exciton
ในเดือนเมษายน นักวิจัยที่นำโดยนักฟิสิกส์ Vladimir Bulovic’ ที่ Center for Excitonics ของ MIT รายงานในNature Communicationsว่าพวกเขาได้ถ่ายภาพสาร exciton ที่เดินทางผ่านผลึกอินทรีย์ที่เรียกว่า tetracene แบบเรียลไทม์ ทีมงานของ Bulovic ยิงเลเซอร์เพื่อฉีดพลังงานเข้าไปในคริสตัล ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนกระโดดและจับตัวกับรูที่ว่างของพวกมันเพื่อก่อตัวเป็น exciton สารกระตุ้นดูเหมือนจะวิ่งออกจากจุดที่เลเซอร์สะสมพลังงาน
