آینده علم در دستان دورنوردی/ کپی‌گرفتن از ذرات ریزاتمی در یک چشم به‌ هم زدن!

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، دورنوردی یا تله‌پورت مفهومی است که هنوز آن طور که بایدوشاید برای مردم جهان شناخته نشده است. با وجود ناشناخته بودن این مفهوم، از روی نام آن می‌توان حدس‌هایی را در مورد ماهیت آن زد. هدف نهایی این است تا فرد را به سریع‌ترین شکل ممکن از نقطه الف به نقطه ب برسانیم. با این وجود چیز بسیار عجیبی در مورد دورنوردی وجود دارد و آن اینکه در دورنوردی صرفاً انتقال از نقطه‌ای به نقطه دیگر صورت نمی‌گیرد.

فرض کنید بخواهیم یک انسان را از طریق دورنوردی به یک نقطه دیگر منتقل کنیم. آیا فردی که به مقصد رسیده همان شخصی است که اعزام شده است؟ پاسخ خیر است. در واقع سوژه منتقل‌شده خودش نیست، او طی فرایند دورنوردی کاملاً متلاشی می‌شود و دیگر وجود ندارد. به همین ترتیب؛ آنچه در یک مکان دورافتاده ظاهر می‌شود آن شخص قبلی نیست، بلکه یک کپی دقیق از او است. هنگامی که دانشمندان در مورد دورنوردی تحقیق می‌کنند، به همان اندازه که به این روش انتقال علاقه دارند، به جنبه کپی شدنِ فرآیند نیز علاقه‌مند هستند.

بیشتر بخوانید:

سنسور کوانتومی ذرات ماده تاریک را شکار می‌کند

گام بزرگ فیزیکدانان برای رقابت کوانتومی شگفت‌انگیز/ توسعه شبیه‌ساز ۲۵۶ کیوبیتی

در زندگی روزمره، تهیه یک کپی از یک شیء یا سند با ابزارهای مختلف کار دشواری نیست. در مقیاس ذرات زیراتمی که همه ما در نهایت از چنین ساختارهایی ایجاد شده‌ایم؛ مسئله قدری پیچیده‌تر است. در فیزیک کوانتوم تعیین دقیق «حالت کوانتومی» یک ذره به طرز چشمگیری دشوار است. به عبارت دیگر تا زمان مشاهده ذره،‌ پیش‌بینی آن و تشخیص حالت آن ممکن نیست و حتی امکان تغییر وجود دارد! در حقیقت محاسبه دقیق همه خواص ذرات کوانتومی غیرممکن است، اما حدود ۲۰ سال پیش دانشمندان دریافتند که حتی بدون مشاهده یک ذره، امکان انتقال خواص آن به ذره دیگر وجود دارد. منظور آنها از «دورنوردی کوانتومی» بود.

انجام چنین کار رازآلودی ناشی از یک اثر کوانتومی عجیب‌وغریب به نام «درهم‌تنیدگی کوانتومی» (Quantum Entanglement) است که براساس آن دو ذره جداگانه می‌توانند یک حالت کوانتومی مشترک داشته باشند. این بدان معنی نیست که هر دو ذره یکسان هستند بلکه یعنی با کسب اطلاع از یکی از آنها، می‌توان راجع به ذره دیگر نیز اطلاعات خوبی به دست آورد. در این وضعیت، خواص آنها به معنای واقعی کلمه درهم‌تنیده است. در دورنوردی کوانتومی، ذره‌ای که باید به نقطه‌ای دیگر منتقل شود در تماس با نیمی از جفت ذرات درهم‌تنیده قرار می‌گیرد. سپس فرستنده به گیرنده که در نقطه‌ای دیگر از جهان است و نصف دیگر جفت درهم‌تنیده را دارد؛ نتیجه اندازه‌گیری را اطلاع می‌دهد. این کار به گیرنده اجازه می‌دهد ذره خود را در یک کپی دقیقاً یکسان از حالت ذرات اصلی بگمارد.

ممکن است دورنوردی مانند آنچه در بالا گفتیم شبیه یک تمرین تحقیقاتی باشد اما دورنوردی کوانتومی مزایای عملی زیادی را در پی دارد. این مسئله فقط بدین معنی نیست که کوانتوم در زمینه حمل‌ونقل تحول ایجاد می‌کند مانند آثار علمی-تخیلی بلکه انتظار می‌رود بتوان از طریق دنیای کوانتومی، پردازش‌ و انتقال اطلاعات را دگرگون کرد.

انتقال انسان از راه دور

دورنوردی کوانتومی با وجود مقیاس بسیار کوچکتر اساساً مانند انتقال‌دهنده درون فیلم «پیشتازان فضا» (Star Trek) عمل می‌کند. طی این عملیات، یک کپی از یک ذره در یک مکان دور به وجود می‌آید و سپس ذره اصلی پاک می‌شود. در دورنوردی کوانتومی کاری که انجام می‌گیرد خیلی ساده به این صورت است که یک کپی دقیق از ذره‌ای که به مقصد منتقل می‌شود، در سمت دریافت‎کننده ظاهر می‌شود.

به عبارت دیگر، انسان‌ها فقط مجموعه بزرگی از ذرات هستند. بنابراین از نظر تئوری باید بتوان آنها را نیز به دوردست‌ها منتقل کرد اما مشکلات پیچیده‌ای هم وجود دارد. تعداد ذرات درگیر بیش از ۴ تریدسیلیون است یعنی رقم چهار و ۴۲ صفر مقابل آن.

بیشتر بخوانید:

نخستین کامپیوتر کوآنتومی اروپا در آلمان راه‌اندازی شد

پای فناوری کوانتوم به صنعت باز شد

ایجاد این همه جفت‌های درهم‌تنیده ذرات از نظر فنی چالش‌برانگیز است. حتی اگر انتقال از نظر فیزیکی امکان‌پذیر باشد، یک پرسش فلسفی به وجود می‌آید؛ پرسشی که فیلسوفی به نام دریک پارفیت(Derek Parfit) یه آن پاسخ داده است. پارفیت می‌گوید: «یک انسان انتقال‌یافته در کوانتوم، همان شخص اصلی نخواهد بود.»

چرا دورنوردی مهم است؟

در نگاه اول، شاید کپی‌برداری از حالت کوانتومیِ یک ذره چندان هیجان‌انگیز به نظر نرسد اما این ویژگی برای کار کردن کامپیوترهای کوانتومی بسیار مهم است. در روش‌های فعلی مبتنی بر الکتریسیته، وضعیت هر پارامتر همیشه در حالت باینری است یعنی یکی از دو حالت صفر یا یک. اگرچه این مسئله از نظر مفهومی گنگ به نظر می‌رسد اما ذرات کوانتومی می‌توانند در تمام حالات مختلف باشند. بنابراین به جای صفر و یک معمول بیت‌ها، یک فضای کروی به نام «کیوبیت» ایجاد شده است که محاسبات کوانتومی را مقدور می‌سازد.

هر چند در اینجا یک مشکل وجود دارد، کیوبیت‌ها مانند همه حالت‌های کوانتومی، در صورت انجام هرگونه تلاشی برای اندازه‌گیری‌ شدن از بین می‌روند. با تمام مشکلاتی که از نظر پیاده‌سازی وجود دارد،‌ دورنوردی می‌تواند سودمند باشد و به استخراج اطلاعات و حتی انتقال آن به مکان‌های دور بدون ایجاد مزاحمت در سیستم کمک کند. این کار یک فرآیند ذاتاً مطمئن است زیرا هیچ کس نمی‌تواند یک ذره کوانتومی را بدون تغییر حالت آن مشاهده کند، ازاین‌رو تلاش برای استراق سمع یک ارتباط از راه دور، پیام را از بین می‌برد.

انتهای پیام/۴۱۶۰/پ