آیا تله پورت (دورنوردی) امکان پذیر است؟
تهیه کننده: Sajan Saini
TED-Ed
آیا یک توپ بیسبال میتواند به چیزی مانند موج رادیویی، تبدیل شود و از میان ساختمان‌ها گذر کرده، از روی برخی مانع‌ها نیز بپرد، و در جایی دیگر دوباره به همان توپ بیس بال بازگردد؟
با اینکه عجیب به نظر میرسد، ولی با مکانیک کوانتومی، پاسخ میتواند تا حدودی مثبت باشد!
راز کار این است:
خود توپ بیس بال را نمی توان با امواج رادیویی فرستاد، ولی همه‌ی اطلاعات مربوط به آن را میتوان اینگونه فرستاد.
در فیزیک کوانتومی، اتمها و الکترونها با مجموعه‌ای از ویژگیهای منحصر به فرد مانند: "موقعیت"، "اندازه حرکت" و "چرخش ذاتی"، توصیف میشوند.
مقدارهای این مشخصه‌ها است که به ذره هویت کوانتومی داده و آن را شکل میدهد.
اگر "حالت کوانتومی" دو الکترون مانند هم باشند، آن دو الکترون به معنای واقعی کلمه یکسان هستند.
توپ بیسبال ما از مجموعه‌ای از حالت‌های کوانتومی بهم پیوسته ی اتمهای بیشمار آن، شکل گرفته است.
اگر بتوان این اطلاعات حالت کوانتومی را برای نمونه در بوستون (آمریکا) خواند و به سراسر دنیا فرستاد، میتوان با قرار دادن این اطلاعات بر روی اتمهای عناصر شیمیایی مشابه و سرهم کردن با دقت آنها در بنگلور (هند) توپ بیسبال کاملا یکسانی را ساخت.
هرچند دست اندازهایی نیز بر سر این راه وجود دارد.
اندازه گیری حالت‌های کوانتومی کار چندان آسانی نیست. اصل عدم قطعیت در فیزیک کوانتوم می‌گوید: اندازه‌گیری همزمان "موقعیت" و "اندازه حرکت" یک ذره شدنی نیست.
در ساده ترین روش برای "اندازه گیری موقعیت دقیق یک الکترون"، به "پراکنش یک ذره از نور" ، "فوتونی از آن" و جمع کردن نور در میکروسکوپ نیازمندیم.
ولی همین پراکنش، "اندازه حرکت الکترون" را به شکلی "غیر قابل پیش بینی"، دگرگون میکند. و داده‌های پیشینی که از اندازه حرکت داشتیم نامعتبر میشوند.
به عبارتی، داده‌های کوانتومی "شکننده" هستند (به آسانی تغییر میکنند). اندازه‌گیری داده‌ها باعث دگرگونی در آنها میشود.
پس چگونه می‌توانیم داده‌هایی که با "خواندن" تغییر میکنند را انتقال بدهیم؟!
پاسخ را میتوان در پدیده‌ی شگفت انگیز
"درهم تنیدگی کوانتومی" جست. "درهم تنیدگی" یک "راز ناگشوده" از روزهای نخستین فیزیک کوانتوم است. و هنوز نیز بدرستی روشن نشده است.
درهم تنیدن چرخش دو الکترون سبب به وجود آمدن اثری میشود که به فاصله وابستگی ندارد. و به محض اندازه گیری الکترون نخست، "میزان چرخش الکترون دوم" تعیین خواهد شد، خواه این دو ذره تنها یک مایل از یک دیگر فاصله داشته باشند، خواه یک سال نوری.
اطلاعات "وضعیت کوانتومی" الکترون نخست، که کیوبیت نام دارد، بطور مرموزی بدون اینکه از فضای بین دو الکترون گذر کند بر الکترون دیگر اثر می‌گذارد. اینشتین و همکارانش این ارتباط راز آلود را "عمل شبح وار در فاصله" نامیدند.
در حالی که به نظر میرسد "درهم تنیدگی بین دو ذره" به جابجایی آنی کیوبیت در فضای بین دو ذره کمک میکند، ولی مشکلی نیز وجود دارد. این تعامل (درهم تنیدگی) باید به صورت محلی (در یک جا) آغاز شود.
دو الکترون پیش از اینکه یکی از آنها به جای جدید فرستاده شود، باید در نزدیکی هم قرار گیرند.
"درهم تنیدگی کوانتومی" به خودی خود تله پورت (دورنوردی) نیست. برای کامل شدن تله پورت، ما به یک پیام دیجیتال برای کمک به تفسیر کیوبیت در سمت گیرنده نیاز داریم.
(این پیام شامل) دو بیت داده‌ای است که با اندازه گیری ذره ی نخست (در ذره دیگر) ایجاد میشود. این بیت‌های دیجیتال باید از راه یک کانال کلاسیک که به سرعت نور، امواج رادیویی، مایکروویو، و یا شاید فیبر نوری محدود میشود، فرستاده شوند.
هنگامی که ذره ای را برای ساخت این پیام دیجیتال اندازه گیری می‌کنیم، در واقع اطلاعات کوانتومی آن را از بین می‌بریم، یعنی توپ بیس بال باید در بوستون ناپدید شود تا به بنگلور تله پورت شود.
به خاطر اصل عدم قطعیت، تله پورت کردن (دوربری) اطلاعات مربوط به توپ بیس بال را بین دو شهر جابجا میکند و هرگز آن را تکرار (تکثیر) نمی‌کند.
بنابراین، در (تئوری) ما می‌توانیم اشیاء و حتی مردم را تله پورت (دورنوردی) کنیم، ولی اکنون بعید است که بتوانیم حالت های کوانتومی تریلیون تریلیون یا حتی بیشتر اتم را در اشیای بزرگ اندازه گیری کنیم و سپس آنها را در جای دیگری بازسازی کنیم. زیرا پیچیدگی و انرژی مورد نیاز برای انجام این کار نجومی (بسیار بسیار زیاد) است.
ولی اکنون با اطمینان می‌توانیم تک الکترونها و اتمها را تله پورت کنیم، که این میتواند به رمزنگاری بسیار امن داده‌ها برای رایانه‌های کوانتومی آینده بیانجامد.
پیامدهای فلسفی تله پورت (دورنوردی) کوانتومی ظریف (توضیح دادنش دشوار) است. در دورنوردی اشیا، نه دقیقا چیز قابل لمس (محسوسی) در فضا ترابری میشود، و نه اینکه دقیقا داده ناپیدایی (نامرئی) در فضا جابجا میشود. به نظر میرسد کمی از هر دو کار انجام میشود. فیزیک کوانتوم برای همه چیز جهان دیدگاه شگفت انگیز تازه‌ای به ما میدهد. دیدگاهی که بر پایه‌ی داده‌های شکننده است. و تله پورت (دورنوردی) کوانتومی پیوسته راه‌های تازه‌ای برای تأثیرگذاری بر این شکنندگی، آشکار میکند.
و یادتان باشد، هیچگاه نگویید هرگز!
در مدت کمی بیش از یک قرن پس از "مشاهده رفتار ناشناخته الکترونها در مقیاس اتمی"، انسان توانسته است آنقدر پیشرفت کند که اکنون بطور مطمئن آنها را در طول یک اتاق تله پورت (دورنوردی) کند.
در هزار یا ده هزار سال آینده چه رازهای تازه‌ای از پدیده‌های اینچنینی گشوده خواهد شد؟ تنها زمان و فضا مشخص خواهد کرد.
شاید این ها را نیز بپسندید:
درهم تنیدگی کوانتومی چیست؟
جابجایی داده کوانتومی از فاصله ۶.۲ کیلومتری بر روی فیبر نوری
با رایانه کوانتومی آشنا شوید
رایانه های کوانتومی چگونه کار می کند؟
گمانه زنی برای ساخت رایانه کوانتومی تا پایان ۲۰۱۷
پیش‌بینی مدیر مهندسی گوگل از فناوری