آهسته واکرها (جانداران میکروسکوپی که به دلیل ظاهر خاص خود به آنها خوکچه های خزه ای می گویند) تحت شرایط سختی برای تحقیقات علمی قرار گرفتند. این موجودات بسیار مقاوم با تفنگ شلیک می شوند، در آب جوش غوطه ور می شوند، در معرض اشعه ماوراء بنفش شدید قرار می گیرند و حتی (به طور تصادفی) روی ماه فرود می آیند. همه اینها برای آزمایش “تن” شما انجام می شود، مکانیسمی برای بقا که در آن حیوانات آهسته حرکت می کنند و در مناطق کم آب فشرده می شوند و عملکردهای بیولوژیکی خود را به طور نامحدود خاتمه می دهند تا در شرایط محیطی بسیار نامطلوب مقاومت کنند.
در حال حاضر، محققان حیوانات آهسته حرکت را در کمترین دما و فشاری که در آن زنده مانده اند، قرار داده اند. این نه تنها برای آزمایش محدودیت‌های بیولوژیکی این موجودات انجام شد، بلکه برای آزمایش اینکه آیا یک حرکت آهسته منجمد می‌تواند در دو دایره کوانتومی در هم تنیده ادغام شود و سپس به حالت فعال خود بازگردد، انجام شد.
نتایج که در مقاله جدیدی در پایگاه داده مقالات arXiv منتشر شده است، نشان می دهد که بله، دانشمندان می توانند «درهم تنیدگی کوانتومی موقت» را به فهرست رو به رشدی از افراد کند حرکت اضافه کنند. با این حال، اولین پاسخ های مقاله با نتیجه گیری های او در تضاد بود.
اگر نتایج در نهایت فرآیند بررسی را پشت سر بگذارند، این آزمایش اولین بار است که یک موجود زنده درهم تنیده کوانتومی می شود. درهم تنیدگی کوانتومی پدیده عجیبی است که معمولاً به کوچکترین ذرات زیر اتمی محدود می شود.
اثر شبح مانند در خوکچه های خزه ای
پدیده درهم تنیدگی کوانتومی به قدری عجیب است که حتی آلبرت انیشتین نیز به آن شک داشت و آن را «عمل شبح‌آلود در فاصله» نامید. این اثر زمانی اتفاق می‌افتد که دو ذره بسیار کوچک زیر اتمی به‌گونه‌ای به هم متصل می‌شوند که تغییر در اسپین یا تکانه یک ذره بلافاصله ذره دیگر را به همان شیوه تغییر می‌دهد. حتی زمانی که دو ذره با فواصل بسیار زیاد از هم جدا شوند.
این تأثیر ممکن است فراتر از حوزه زیراتمی باشد و دانشمندان سعی کرده اند این را در مقاله ای که در سال 2018 در مجله ارتباطات فیزیک منتشر شد، ثابت کنند. محققان دریافته‌اند که وقتی فرکانس تقویت‌شده نور در اتاق آینه‌ای با فرکانس الکترون‌های موجود در مولکول‌های فتوسنتزی باکتری منطبق باشد، یک باکتری فتوسنتزی خاص می‌تواند در فوتون‌های نور گیر کند.
نویسندگان مقاله جدید arXiv تصمیم گرفتند آزمایش کنند که آیا ارگانیسم چند سلولی مانند تاردیگرید می تواند چنین رابطه ای ایجاد کند یا خیر.
در آزمایش خود، محققان سه ناودان سقفی با حرکت آهسته را در دانمارک جمع آوری کردند. اندازه آهسته واکرها در حالت فعال از 0.2 تا 0.45 میلی متر بود با این حال، پس از اینکه محققان حیوانات آهسته حرکت را منجمد کردند و آنها را نرم کردند، اندازه این حیوانات به یک سوم زمان فعالیت آنها کاهش یافت. سپس محققان حیوانات آهسته حرکت را حتی بیشتر منجمد کردند و آنها را تا نزدیک به صفر منجمد کردند، پایین ترین دمایی که افراد کند حرکت تا به حال توانسته اند زنده بمانند.
محققان هر تاردیگراد را بین دو صفحه خازن مدار ابررسانا قرار دادند که یک بیت کوانتومی یا «کیوبیت» را تشکیل می‌داد. کیوبیت واحدی از اطلاعات مورد استفاده در محاسبات کوانتومی است.
هنگامی که تاردیگرید با کیوبیت (کیوبیت B) برخورد کرد، فرکانس تشدید کیوبیت را تغییر داد. سپس این ترکیب تاردیگرید-کیوبیت به دومین زنجیره نزدیک (کیوبیت A) متصل شد تا این دو کیوبیت در هم تنیده شوند. در چند آزمایش بعدی، محققان متوجه شدند که فرکانس کیوبیت ها و تاردیگریدها با یکدیگر متفاوت بوده و به عنوان یک سیستم سه بخشی عمل می کنند.
هفده روز پس از اینکه حیوانات آهسته حرکت می کردند، محققان به آرامی آنها را گرم کردند تا آنها را بازسازی کنند. یکی از تاردیگرید به وضعیت فعال بازگشت و دو تاردیگرید دیگر درگذشت.
محققان ادعا می کنند که تاردیگرید زنده مانده اولین حیوانی بود که درهم تنیدگی کوانتومی را در تاریخ تجربه کرد. محققان در مقاله خود به این نتیجه رسیدند:
اگرچه می‌توانیم نتایج فیزیکی مشابهی با اجسام بی‌جان با ترکیبی مشابه از حیوانات آهسته انتظار داشته باشیم، اما تأکید می‌کنیم که سردرگمی در سراسر بدن مشاهده می‌شود که پس از آزمایش عملکرد بیولوژیکی خود را حفظ می‌کند. در این میان، تاردیگرید طولانی ترین و نامطلوب ترین وضعیتی را که تا به حال در آن قرار داشته است، تجربه کرد.
اگرچه مقاله هنوز توسط متخصصان بررسی نشده است، اولین پاسخ های جامعه علمی انتقادی بود. داگلاس ناتسلسون، رئیس بخش فیزیک و نجوم در دانشگاه رایس در تگزاس، در وبلاگ خود نوشت که آزمایش تاردیگرید به طور هوشمندانه ای با کیوبیت در هم آمیخته نشده است. ناتلسون می نویسد:
کاری که نویسندگان انجام دادند این بود که تاردیگراد را روی قسمت های خازنی یکی از دو کیوبیت متصل قرار دادند. تاردیگرید عمدتاً از آب یخبندان تشکیل شده است و در اینجا به عنوان عایق عمل می کند و فرکانس رزونانس کیوبیت قرار گرفته روی آن را تغییر می دهد. این به معنای سردرگمی نیست.
بن بروبیکر، نویسنده و فیزیکدان سابق، با این موضوع موافق بود. بروبیکر در توییتر نوشت:
کیوبیت یک مدار الکتریکی است و مکان حرکت آهسته در مجاورت آن مطابق با قوانین الکترومغناطیس که بیش از 150 سال است که می شناسیم بر آن تأثیر می گذارد. قرار دادن ذرات گرد و غبار در کنار کیوبیت همین اثر را خواهد داشت.
البته، صرف نظر از اینکه تاردیگرید تحت تأثیر کیوبیت‌هایی که به آنها وصل شده بود یا خیر، تحقیقات نشان می‌دهد که خوک‌های خزه‌ای حتی از آنچه قبلاً تصور می‌شد انعطاف‌پذیرتر هستند و این آزمایش حداقل باید به ما یادآوری کند که تاردیگرید نیز رایج است. کاملا جذاب