هل النقل عن بعد ممكن في الحياة الواقعية؟

النقل الآني هو نقل المادة أو الطاقة من مكان إلى آخر دون أن يقطع أي منهما المسافة بالمعنى المادي التقليدي. عندما قال الكابتن جيمس ت. قال كيرك من مسلسلات وأفلام "ستار تريك" لأول مرة لمهندس Starship Enterprise ، مونتغمري "سكوتي" سكوت "شجاعني" في عام 1967 ، لم يكن الممثلون يعرفون ذلك بحلول عام 1993 ، عالم IBM تشارلز هـ. سيقترح بينيت وزملاؤه نظرية علمية اقترحت إمكانية الحياة الواقعية للنقل الآني.

بحلول عام 1998 ، أصبح النقل الآني حقيقة عندما قام الفيزيائيون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بنقل آني عن بعد جسيم من الضوء من موقع إلى آخر في المختبر دون أن يقطع المسافة بين الاثنين المواقع. في حين توجد بعض أوجه التشابه بين الخيال العلمي والحقيقة العلمية ، فإن النقل عن بعد في العالم الحقيقي يختلف اختلافًا كبيرًا عن جذوره الخيالية.

تعود جذور فرع العلم الذي أدى إلى هذا الانتقال الآني الأول في عام 1998 إلى والد ميكانيكا الكم ، الفيزيائي الألماني ماكس بلانك. قاده عمله في عام 1900 و 1905 في الديناميكا الحرارية إلى اكتشاف حزم متميزة من الطاقة أطلق عليها اسم "كوانتا". في نظريته ، المعروف الآن باسم ثابت بلانك ، طور معادلة تصف كيفية أداء الكميات ، على المستوى دون الذري ، كجسيمات و أمواج.

تصف العديد من القواعد والمبادئ في ميكانيكا الكم على المستوى العياني هذين النوعين من الأحداث: الوجود المزدوج للموجات والجسيمات. الجسيمات ، كونها تجارب محلية ، تنقل كلا من الكتلة والطاقة في الحركة. تنتشر الموجات ، التي تمثل الأحداث غير المحددة ، عبر الزمكان ، مثل موجات الضوء في الطيف الكهرومغناطيسي ، وتحمل الطاقة ولكن ليس الكتلة أثناء تحركها. على سبيل المثال ، الكرات الموجودة على طاولة البلياردو - الأشياء التي يمكنك لمسها - تتصرف مثل الجسيمات ، بينما تتصرف التموجات على بركة مثل الأمواج حيث كتب ستيفن جينكينز ، أستاذ الفيزياء بجامعة إكستر في المملكة المتحدة.

إحدى القواعد الأساسية للكون ، التي طورها Werner Heisenberg في عام 1927 ، والمعروفة الآن باسم عدم اليقين في Heisenberg المبدأ ، يقول أن هناك شكًا جوهريًا مرتبطًا بمعرفة الموقع الدقيق والتوجه لأي فرد الجسيم. كلما تمكنت من قياس إحدى سمات الجسيم ، مثل الدفع ، كلما أصبحت المعلومات حول موقع الجسيم غير واضحة. بعبارة أخرى ، يقول المبدأ أنه لا يمكنك معرفة حالتين للجسيم في نفس الوقت ، ناهيك عن معرفة الحالات المتعددة للعديد من الجسيمات في وقت واحد. بمفرده ، يجعل مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ فكرة النقل الآني مستحيلة. لكن هذا هو المكان الذي تصبح فيه ميكانيكا الكم غريبة ، ويرجع ذلك إلى دراسة الفيزيائي إروين شرودنغر للتشابك الكمومي.

عند تلخيصها بأبسط المصطلحات ، فإن التشابك الكمي ، والذي أسماه أينشتاين "الفعل المخيف عن بعد" ، يقول أساسًا أن يؤثر قياس أحد الجسيمات المتشابكة على قياس الجسيم المتشابك الثاني حتى لو كانت هناك مسافة كبيرة بين الاثنين حبيبات.

وصف شرودنجر هذه الظاهرة في عام 1935 بأنها "خروج عن خطوط الفكر الكلاسيكية" ونشرها في ورقة من جزأين أطلق فيها على النظرية "Verschränkung" أو التشابك. في تلك الورقة ، التي تحدث فيها أيضًا عن قطته المتناقضة - حية وميتة في نفس الوقت حتى انهارت الملاحظة وجود حالة القط في الوجود إما ميتًا أو حيًا - اقترح شرودنجر أنه عندما يصبح نظامان كميان منفصلان متشابكين أو مرتبطين كميًا بسبب مواجهة سابقة ، فإن تفسيرًا لذلك ميزات نظام أو حالة كمومية واحدة غير ممكنة إذا لم تتضمن خصائص النظام الآخر ، بغض النظر عن المسافة المكانية بين الاثنين الأنظمة.

يشكل التشابك الكمي أساس تجارب النقل الآني الكمي التي يجريها العلماء اليوم.

يعتمد النقل الآني من قبل العلماء اليوم على التشابك الكمي ، بحيث يحدث ما يحدث لجسيم واحد للآخر على الفور. على عكس الخيال العلمي ، فإنه لا يتضمن مسحًا جسديًا لشيء أو شخص ونقله إلى مكان آخر ، لأنه من المستحيل حاليًا إنشاء نسخة كمية دقيقة من الكائن أو الشخص الأصلي دون إتلاف أصلي.

بدلاً من ذلك ، يمثل النقل الآني الكمي نقل حالة كمومية (مثل المعلومات) من ذرة إلى ذرة مختلفة عبر اختلاف كبير. أفادت فرق علمية من جامعة ميشيغان ومعهد الكم المشترك في جامعة ميريلاند في عام 2009 أنهم أكملوا هذه التجربة بالذات بنجاح. في تجربتهم ، انتقلت المعلومات من ذرة إلى أخرى على بعد متر واحد. حمل العلماء كل ذرة في حاويات منفصلة أثناء التجربة.

بينما تظل فكرة نقل شخص أو كائن من الأرض إلى مكان بعيد في الفضاء في عالم الخيال العلمي لحظة ، النقل الكمي للبيانات من ذرة إلى أخرى لديه إمكانية للتطبيقات في مجالات متعددة: أجهزة الكمبيوتر ، الأمن السيبراني ، الإنترنت و اكثر.

في الأساس ، يمكن لأي نظام يعتمد على نقل البيانات من موقع إلى آخر أن يرى نقل البيانات يحدث بشكل أسرع بكثير مما يمكن أن يبدأ الناس في تخيله. عندما ينتج عن النقل الآني الكمي نقل البيانات من موقع إلى آخر دون أي فاصل زمني بسبب التراكب - البيانات الموجودة في كليهما الحالات المزدوجة لكل من 0 و 1 في النظام الثنائي للكمبيوتر حتى ينهار القياس الحالة إلى 0 أو 1 - تتحرك البيانات أسرع من سرعة ضوء. عندما يحدث هذا ، ستخضع تكنولوجيا الكمبيوتر لثورة جديدة كاملة.