جدول المحتويات:
- أكاذيب وإشاعات وقصص
- من النقطة أ إلى النقطة ب …
- هل الرب يلعب النرد؟
- النقل عن بعد العملي
- تم حل القضايا الأساسية
فيديو: العلماء يجربون بنشاط النقل الآني الكمي
2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57
بالنسبة لأبطال أفلام الخيال العلمي ، يعد النقل عن بعد أمرًا شائعًا. ضغطة واحدة على زر - وتذوب في الهواء ، بحيث تجد نفسها في بضع ثوانٍ على بعد مئات وآلاف الكيلومترات: في بلد آخر أو حتى على كوكب آخر.
هل مثل هذه الحركة ممكنة حقًا ، أم سيبقى النقل عن بعد إلى الأبد حلما للكتاب وكتاب السيناريو؟ هل هناك أي بحث يتم إجراؤه في هذا المجال - وهل نحن أقرب إلى تطبيق التكنولوجيا المألوفة جدًا لأبطال أفلام الحركة الرائعة؟
الإجابة المختصرة على هذا السؤال هي نعم ، التجارب جارية ونشطة للغاية. علاوة على ذلك ، ينشر العلماء بانتظام مقالات في المجلات العلمية حول التجارب الناجحة للانتقال الآني الكمي - إلى مسافات أكبر وأكبر.
وعلى الرغم من أن العديد من الفيزيائيين المشهورين يشككون في أننا سنكون قادرين على نقل الناس عن بعد ، فإن بعض الخبراء أكثر تفاؤلاً ويؤكدون أن النقل الآني سيصبح حقيقة في غضون بضعة عقود.
تم تحضير هذه المواد ردًا على أحد أسئلة البحث أرسلها قرائنا.
أكاذيب وإشاعات وقصص
أولاً ، دعنا نوضح ما الذي نتحدث عنه بالضبط. نعني بالانتقال الآني الحركة اللحظية للأشياء على أي مسافة ، أسرع من سرعة الضوء بشكل مثالي.
تم اختراع الكلمة نفسها في عام 1931 من قبل الدعاية الأمريكية تشارلز فورت ، الذي كان مولعًا بالبحث في الخوارق. عن طريق القياس مع "التلفاز" ، مشتق من اليونانية τῆλε ("بعيد") والفيديو اللاتيني ("لمشاهدة") ، في كتابه "براكين السماء" اخترع مصطلحًا لوصف الحركات التي لا يمكن تفسيرها للأشياء في الفضاء (اللاتينية بورتو تعني "تحمل") …
"في هذا الكتاب ، أنظر في المقام الأول إلى الدليل على وجود نوع من قوة التحويل ، والتي أسميها النقل الآني. وسأتهم بتجميع الأكاذيب الصريحة والشائعات والخرافات والخدع والخرافات. بطريقة ما ، أعتقد ذلك بنفسي ، وبصورة ما ، لا ، أنا فقط أقدم البيانات ، "يكتب فورت.
هناك بالفعل العديد من الأساطير حول مثل هذه الحركات - على سبيل المثال ، الأسطورة المنتشرة حول تجربة فيلادلفيا عام 1943 ، والتي يُزعم خلالها أن المدمرة الأمريكية إلدريدج تم نقلها عن بعد لمسافة 320 كيلومترًا.
نفس المدمرة التي زُعم أنها تحركت في الفضاء
ومع ذلك ، من الناحية العملية ، يتبين أن كل هذه القصص ليست أكثر من تكهنات لمنظري المؤامرة ، والتي بموجبها تخفي السلطات عن عامة الناس أي دليل على حالات النقل الآني باعتبارها سرًا عسكريًا.
في الواقع ، العكس هو الصحيح: تتم مناقشة أي إنجازات في هذا المجال على نطاق واسع في المجتمع العلمي. على سبيل المثال ، قبل أسبوع واحد فقط ، تحدث العلماء الأمريكيون عن تجربة جديدة ناجحة في النقل الآني الكمي.
دعنا ننتقل من الأساطير الحضرية والأدب الرائع إلى العلم الدقيق.
من النقطة أ إلى النقطة ب …
بدأت قصة النقل الآني الحقيقي ، وليس الخيالي ، في عام 1993 ، عندما أثبت الفيزيائي الأمريكي تشارلز بينيت ، رياضيًا - باستخدام الصيغ - الإمكانية النظرية للتهجير الكمي اللحظي.
بالطبع ، كانت هذه حسابات نظرية بحتة: معادلات مجردة ليس لها تطبيق عملي. ومع ذلك ، بالطريقة نفسها - رياضيًا - على سبيل المثال ، تم بالفعل اكتشاف الثقوب السوداء وموجات الجاذبية والظواهر الأخرى ، والتي تم تأكيد وجودها تجريبيًا في وقت لاحق.
لذلك أصبحت حسابات بينيت إحساسًا حقيقيًا. بدأ العلماء في إجراء البحوث بنشاط في هذا الاتجاه - وتم تنفيذ أول تجربة ناجحة للانتقال الآني الكمي في غضون بضع سنوات.
يجب التأكيد هنا على أننا نتحدث عن النقل الآني الكمي ، وهذا ليس بالضبط نفس الشيء الذي اعتدنا رؤيته في أفلام الخيال العلمي. من مكان إلى آخر ، لا يتم نقل الجسم المادي نفسه (على سبيل المثال ، الفوتون أو الذرة - بعد كل شيء ، كل شيء يتكون من ذرات) ، ولكن يتم نقل المعلومات حول حالته الكمومية. ومع ذلك ، من الناحية النظرية ، هذا يكفي "لاستعادة" الكائن الأصلي في مكان جديد ، بعد الحصول على نسخة طبق الأصل منه. علاوة على ذلك ، يتم بالفعل تنفيذ مثل هذه التجارب بنجاح في المختبرات - ولكن المزيد عن ذلك أدناه.
في العالم الذي اعتدنا عليه ، من الأسهل مقارنة هذه التقنية بآلة نسخ أو فاكس: فأنت لا ترسل المستند نفسه ، بل معلومات عنه في شكل إلكتروني - ولكن نتيجة لذلك ، يمتلك المستلم نسخة طبق الأصل. مع الاختلاف الأساسي في حالة النقل الآني ، يتم تدمير الكائن المادي المرسل نفسه ، أي أنه يختفي - وتبقى نسخة فقط.
دعنا نحاول معرفة كيف يحدث هذا.
هل الرب يلعب النرد؟
هل سمعت عن قط شرودنجر - القط الذي يجلس في الصندوق ليس حيًا ولا ميتًا؟ اخترع الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر هذا الاستعارة الأصلية لوصف الخاصية الغامضة للجسيمات الأولية - التراكب. الحقيقة هي أن الجسيمات الكمومية يمكن أن تكون في نفس الوقت في عدة حالات في وقت واحد ، والتي اعتدنا في العالم على استبعاد بعضها البعض تمامًا. على سبيل المثال ، لا يدور الإلكترون حول نواة الذرة ، كما كنا نعتقد ، ولكنه يقع في نفس الوقت في جميع نقاط المدار (باحتمالات مختلفة).
حتى فتحنا صندوق القط ، أي أننا لم نقيس خصائص الجسيم (في مثالنا ، لم نحدد الموقع الدقيق للإلكترون) ، القط الذي يجلس هناك ليس فقط على قيد الحياة أو ميت - إنه كلاهما حيا وموتا في نفس الوقت. ولكن عندما يكون الصندوق مفتوحًا ، أي يتم إجراء القياس ، يكون الجسيم في إحدى الحالات الممكنة - ولا يتغير بعد الآن. قطتنا إما حية أو ميتة.
إذا توقفت تمامًا في هذه المرحلة عن فهم أي شيء - فلا تقلق ، فلا أحد يفهم هذا. لم يشرح الفيزيائيون الأكثر ذكاءً في العالم طبيعة ميكانيكا الكم لعقود عديدة
تُستخدم ظاهرة التشابك الكمومي في النقل الآني. يحدث هذا عندما يكون لجسيمين أوليين نفس الأصل ويكونان في حالة الاعتماد المتبادل - بمعنى آخر ، هناك بعض الارتباط الذي لا يمكن تفسيره بينهما. نتيجة لهذا ، يمكن للجسيمات المتشابكة أن "تتواصل" مع بعضها البعض ، حتى لو كانت على مسافة كبيرة من بعضها البعض. وبمجرد أن تعرف حالة أحد الجسيمات ، يمكنك التنبؤ بحالة جسيم آخر بيقين مطلق.
لسنوات عديدة ، جادل ألبرت أينشتاين حول ظاهرة الجسيمات المتشابكة التي لا يمكن تفسيرها مع أحد الآباء المؤسسين لنظرية الكم ، نيلز بور (إلى اليسار). خلال أحد هذه الخلافات ، نطق أينشتاين بعبارته الشهيرة "الله لا يلعب النرد" ، والتي تلقى إجابة من بور: "ألبرت ، لا تخبر الله ماذا يفعل!"
تخيل أن لديك اثنين من النرد تضيف دائمًا ما يصل إلى سبعة … هزتهم بكوب وألقيت عظمة خلف ظهرك والأخرى أمامك وغطتها براحة يدك. برفع يدك ، رأيت أنك ألقيت ، على سبيل المثال ، بستة - والآن يمكنك أن تؤكد بثقة أن العظمة الثانية ، خلف ظهرك ، سقطت واحدة لأعلى. بعد كل شيء ، يجب أن يساوي مجموع عددين سبعة.
يبدو لا يصدق ، أليس كذلك؟ مع الزهر الذي اعتدنا عليه ، لن يعمل مثل هذا العدد ، لكن الجسيمات المتشابكة تتصرف بهذه الطريقة تمامًا - وبهذه الطريقة فقط ، على الرغم من أن طبيعة هذه الظاهرة تتحدى التفسير أيضًا.
يقول الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والتر ليفين ، أحد أكثر الفيزيائيين احترامًا في العالم: "هذه هي أروع ظاهرة لميكانيكا الكم ، من المستحيل حتى أن نفهمها. أحزمة! كل ما يمكننا قوله هو أنه من الواضح أن هذه هي الطريقة التي يعمل بها عالمنا."
ومع ذلك ، هذا لا يعني على الإطلاق أن هذه الظاهرة الغامضة لا يمكن استخدامها في الممارسة - بعد كل شيء ، تم تأكيدها مرارًا وتكرارًا من خلال كل من الصيغ والتجارب.
رمز التشابك الكمي
النقل عن بعد العملي
بدأت التجارب العملية على النقل الآني منذ حوالي 10 سنوات في جزر الكناري بتوجيه من الفيزيائي النمساوي ، الأستاذ في جامعة فيينا أنطون زيلينجر.
في مختبر بجزيرة بالما ، قام العلماء بإنشاء زوج من الفوتونات المتشابكة (A و B) ، ثم يتم إرسال أحدهما باستخدام شعاع الليزر إلى مختبر آخر يقع في جزيرة Tenerife المجاورة ، على بعد 144 كم. علاوة على ذلك ، كلا الجسيمين في حالة تراكب - أي أننا لم "نفتح صندوق القط" بعد.
ثم يتم توصيل الفوتون الثالث (C) بالحالة - التي تحتاج إلى النقل الآني - وتجعله يتفاعل مع أحد الجسيمات المتشابكة. ثم يقيس الفيزيائيون معلمات هذا التفاعل (A + C) وينقلون القيمة الناتجة إلى مختبر في Tenerife ، حيث يوجد الفوتون المتشابك الثاني (B).
سوف يجعل الاتصال الذي لا يمكن تفسيره بين A و B من الممكن تحويل B إلى نسخة طبق الأصل من الجسيم C (A + C-B) - كما لو كان ينتقل على الفور من جزيرة إلى أخرى دون عبور المحيط. هذا هو ، لقد انتقلت فوريًا.
يشرف أنطون زيلينجر على النقل عن بعد العملي
يوضح زيلنجر ، الذي نقل بالفعل آلافًا وآلافًا من الجسيمات الأولية بهذه الطريقة: "إننا نستخرج نوعًا ما المعلومات التي يحملها الأصل - وننشئ نسخة أصلية جديدة في مكان آخر".
هل هذا يعني أنه في المستقبل ، سيكون العلماء قادرين على نقل أي أشياء وحتى الأشخاص بهذه الطريقة - بعد كل شيء ، نحن أيضًا مكونون من مثل هذه الجسيمات؟
من الناحية النظرية ، هذا ممكن جدا. تحتاج فقط إلى إنشاء عدد كافٍ من الأزواج المتشابكة وحملها إلى أماكن مختلفة ، ووضعها في "أكشاك النقل الآني" - على سبيل المثال ، في لندن وموسكو. تدخل المقصورة الثالثة ، التي تعمل مثل الماسح الضوئي: يحلل الكمبيوتر الحالة الكمومية لجزيئاتك ، ويقارنها بالجسيمات المتشابكة ، ويرسل هذه المعلومات إلى مدينة أخرى. وهناك تحدث العملية المعاكسة - ويتم إعادة تكوين نسختك الدقيقة من الجسيمات المتشابكة.
تم حل القضايا الأساسية
في الممارسة العملية ، الأمور أكثر تعقيدًا بعض الشيء. الحقيقة هي أن هناك حوالي 7 أوكتليون ذرة في أجسامنا (بعد سبعة ، هناك 27 صفراً ، أي سبعة مليارات مليار مليار) - هذا أكثر من النجوم في الجزء المرئي من الكون.
وبعد كل شيء ، من الضروري تحليل ووصف ليس فقط كل جسيم على حدة ، ولكن أيضًا جميع الروابط بينها - بعد كل شيء ، في مكان جديد ، يجب جمعها بترتيب صحيح مثالي.
يكاد يكون من المستحيل جمع ونقل مثل هذه الكمية من المعلومات - على الأقل ، في المستوى الحالي لتطور التكنولوجيا. من غير المعروف متى ستظهر أجهزة الكمبيوتر القادرة على معالجة مثل هذه الأحجام من البيانات. الآن ، على أي حال ، يجري العمل على زيادة المسافة بين المختبرات ، وليس عدد الجسيمات القابلة للنقل عن بعد.
لهذا السبب يعتقد العديد من العلماء أن حلم الإنسان بالانتقال الآني بالكاد يمكن تحقيقه. على الرغم من أن أستاذًا في كلية مدينة نيويورك ومروجًا معروفًا للعلم ، على سبيل المثال ، ميتشيو كاكو مقتنع بأن النقل عن بعد سيصبح حقيقة بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين - وربما حتى بعد 50 عامًا. بدون تسمية تواريخ محددة ، يتفق معه بعض الخبراء الآخرين بشكل عام.
يقول يوجين بولزيك ، الأستاذ في معهد نيلز بور في جامعة كوبنهاغن: "هذه مسألة تحسين التكنولوجيا ، وتحسين الجودة. لكنني أود أن أقول إن القضايا الأساسية قد تم حلها - وليس هناك حد لمزيد من الكمال".
ومع ذلك ، تظهر الكثير من الأسئلة الأخرى على طول الطريق. على سبيل المثال ، هل ستكون "نسخة عني" التي تم الحصول عليها نتيجة لهذا النقل الآني هي حقيقتنا؟ هل ستفكر بنفس الطريقة ولديها نفس الذكريات؟ بعد كل شيء ، كما ذكرنا سابقًا ، يتم إتلاف أصل العنصر المرسل نتيجة للتحليل الكمي.
يؤكد إدوارد فارهي ، الذي ترأس مركز الفيزياء النظرية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الفترة من 2004 إلى 2016 ويعمل الآن في Google: "بالنسبة إلى النقل الآني الكمي ، فإن تدمير الكائن القابل للنقل في هذه العملية ضروري للغاية وحتمي". تتحول إلى مجموعة من النيوترونات والبروتونات والإلكترونات. لن تبدو بأفضل حال."
من ناحية أخرى ، من وجهة نظر مادية بحتة ، لا يتم تحديدنا من خلال الجسيمات التي صنعناها ، ولكن من خلال حالتها - ويقول العلماء إن هذه المعلومات تنتقل بدقة شديدة.
أود أن أصدق أن الأمر كذلك. وأن حلم الإنسانية عن النقل الآني لن يتحول إلى حقيقة في فيلم الرعب الشهير ، حيث لم تلاحظ الشخصية الرئيسية كيف طارت ذبابة بطريق الخطأ إلى مقصورة النقل الآني …
موصى به:
الاحتباس الحراري: دق العلماء ناقوس الخطر مرة أخرى
بالفعل ، يؤثر الاحترار العالمي على صحة الإنسان بشكل سيء للغاية بحيث لا يمكن تأخير تدابير الطوارئ المناخية حتى في الوقت الذي يتصارع فيه العالم مع جائحة COVID-19
لماذا تم تصدير المسلات المصرية بنشاط إلى أوروبا
في الفترة ما بين عهدي أغسطس وثيودوسيوس الأول ، تم نقل العديد من المسلات المصرية إلى أوروبا. تركت هذه الأحجار المتراصة القديمة انطباعًا دائمًا على أي فاتح تقريبًا. لكن في روما القديمة ، كان معناها متعدد الأوجه ، وكان يجسد أيضًا القوة الإمبريالية
النقل عن بعد - الواقع: ما وراء الخيال العلمي
بالنسبة لأبطال أفلام الخيال العلمي ، يعد النقل عن بعد أمرًا شائعًا. ضغطة واحدة على زر - وتذوب في الهواء ، بحيث تجد نفسها في بضع ثوانٍ على بعد مئات وآلاف الكيلومترات: في بلد آخر أو حتى على كوكب آخر
"الصحون الطائرة" الروسية والثورة في صناعة النقل الجوي
تقوم شركة Aerosmena الروسية بتطوير مركبات طيران على شكل جسم غامض. من المقرر أن يبدأ الإنتاج في عام 2024. وفقًا للخبراء ، إذا تم تنفيذ المشروع ، فسيصبح ثوريًا بالنسبة للاقتصاد والتجارة العالميين
تشاجا: لماذا يشتري الصينيون بنشاط الفطر السيبيري
يعتبر فطر تشاجا الذي ينمو في بلدنا كنزًا خلقته الطبيعة نفسها. الحقيقة هي أن لها العديد من الخصائص العلاجية. الاسم الثاني هو "فطر الخلود السيبيري". كل عام يصبح الفطر أكثر شيوعًا وليس فقط في روسيا