تله پورت از دیدگاه علمی و آینده آن

آیا تله پورت از نظر علمی امکان پذیر است؟ آیا به زودی می توانیم تقریباً آنی دنیاها را سفر کنیم؟ امروز سعی خواهیم کرد آنچه را که در این زمینه جدید است بگوییم.

تله پورت از آغاز جهان رویای بشر بوده است. انسان می خواهد بی درنگ در فضا حرکت کند، سفر کند، بدون اتلاف وقت در سفرهای طاقت فرسا در مسافت های طولانی. این موضوع از دیرباز در بسیاری از آثار فرهنگ پاپ وجود داشته است، اما همچنان موضوع تحقیق است. اگرچه در سال 2004 حتی ثبت شد ثبت اختراع در مورد "سیستم تله پورت کل بدن"، در حال حاضر اولین موفقیت ها در تحقیقات دوربری وجود دارد، اما آنها ثابت می کنند که اصلاً آن چیزی که ما از این فناوری انتظار داریم نخواهد بود.

چرا موضوع تله پورت تخیل بشریت را اینقدر بر می انگیزد؟ اگر بخواهیم فهرستی از محبوب ترین فناوری های دنیا تهیه کنیم، تله پورت در خط مقدم قرار می گیرد. فقط فکر کنید اگر بتوانیم فوراً بین مکان های مختلف حرکت کنیم، چند مشکل را حل می کنیم. متأسفانه، نشانه‌های زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد حمل و نقل از راه دور به شکلی که می‌خواهیم ببینیم، حداقل در حال حاضر، از دسترس ما خارج است. با این حال، این بدان معنا نیست که اصلاً امکان انتقال از راه دور وجود ندارد. او فقط متفاوت از آنچه ما تصور می کنیم به نظر می رسد.

نمی توان بدون مقدمه ای کوتاه بر مبانی فیزیک کوانتومی در مورد تله پورت صحبت کرد. و این به نوبه خود می تواند بسیاری از افراد را از خواندن بیشتر مقاله منصرف کند. اما باور کنید ما خیلی به عمق آن محله های فقیر نشین نمی پردازیم، بلکه سعی می کنیم به طور سطحی و با کلماتی ساده و با مثال های روشن، اصل دوربری را توضیح دهیم. بیایید سعی کنیم توضیح دهیم که چگونه می تواند در حال حاضر کار کند. اما چرا دقیقاً می گویم "الان چگونه کار می کند"؟ آیا این در حال حاضر اتفاق می افتد؟ بله، خانم ها و آقایان، اولین قدم های جدی قبلا برداشته شده است. با این حال، دانشمندان موفق شدند نه یک شخص، تجهیزات یا مواد، بلکه اطلاعات را از راه دور منتقل کنند. آیا ما توانستیم شما را مجذوب کنیم؟ برای همین به ادامه مطلب بروید.

پیشرفت در تحقیقات دوربری

همه می دانند که تله پورت چیست، اما همه نمی دانند که چندین قدم در توسعه آن برداشته شده است. و مدت زیادی است که انیشتین با این موضوع سروکار داشته است. دانشمندان قبلاً دریافته اند که همه چیز در سطح میکرومقیاس شروع می شود، یعنی در سطح ذرات کوانتومی. وقتی این ذرات کوانتومی شروع به مطالعه کردند، رفتار عجیب آنها مورد توجه قرار گرفت. خود روند تعامل آنها با هر چیزی که با چشم غیر مسلح در مقیاس کلان قابل مشاهده است کاملاً متفاوت بود. معلوم شد که کوانتومی ذرات می توانند همزمان در دو مکان باشند. دانشمندان این را اصل برهم نهی می نامند. با این حال، برهم نهی تنها زمانی اتفاق می افتد که ذرات با یکدیگر تعامل نداشته باشند، یعنی هیچ اتفاقی برای آنها نمی افتد. هنگامی که آنها در حال استراحت هستند، ما در مورد به اصطلاح فروپاشی موج احتمال صحبت می کنیم. من متوجه هستم که درک همه اینها برای بسیاری از شما دشوار است. ساده ترین راه برای نشان دادن این حالت با کمک بیت های کامپیوتری است. همانطور که می دانید، آنها در سیستم باینری کار می کنند، یعنی می توانند صفر یا یک باشند. و کیوبیت ها (بیت های کوانتومی) می توانند همزمان "صفر" و "یک" باشند - تا زمانی که موج احتمال سقوط کند.

انیشتین موفق شد چیزی را کشف کند که او آن را "تعامل شبح از راه دور" نامید. در جریان تحقیقات او مشخص شد که ذرات معمولی را می توان در سطح کوانتومی در هم تنید. بدون پرداختن به جزئیات، من می گویم که چنین دو ذره می توانند جفت شوند، اگرچه دارای خواص متفاوتی هستند (مثلاً تکانه). و اکنون جالب ترین چیز این است که پس از جفت شدن، خواص یکی از آنها تغییر می کند و به طور همزمان خواص ذره دیگر را تغییر می دهد. صرف نظر از فاصله آنها! و این دقیقا همان چیزی است که تله پورت امروز روی آن کار می کند. اگر بخواهید آن را با کلمات ساده توصیف کنید، البته، زیرا هر چه بیشتر در جنگل ...

در آزمایشگاه‌ها دانشمندان موفق شدند حالت یک ذره را از نقطه A به B منتقل کنند، اما با این کار اطلاعات خاصی در مورد این ذره مخابره نمی‌شود. چرا؟ مشکل اصلی این است که بر اساس وضعیت فعلی تحقیقات، هر دو طرف نمی توانند این اطلاعات اولیه را ایجاد کنند، یعنی دانشمندان نمی توانند تعیین کنند که چه چیزی اول و چه چیزی بعد از آن آمده است. تقریباً مثل مرغ و تخم مرغ. در این مرحله ارزش برجسته کردن این مفاهیم را دارد. معلوم شد که اطلاعات چیزی بسیار پیچیده تر از رفتار خود ذره است.

و این محدودیت اصلی در توسعه فناوری حمل و نقل از راه دور است که در عین حال آنچه را که ممکن است در آینده به دست آید و آنچه احتمالاً نمی توان به دست آورد را روشن می کند. بیایید خلاصه کنیم. در حال حاضر، ما قادریم ذرات را در سطح کوانتومی با یکدیگر «جفت کنیم». ما می توانیم وضعیت ذرات را از نقطه A به B منتقل کنیم، اما اطلاعات لازم را منتقل نمی کنیم. ما توانایی‌های تکنولوژیکی برای ایجاد کانال خاصی که این اطلاعات را با سرعت نور منتقل کند، نداریم. در زمین، ما اطلاعات را از طریق کانال های رادیویی یا فیبر نوری منتقل می کنیم، اما این سطح کاملاً متفاوت است.

همچنین بخوانید: درباره کامپیوترهای کوانتومی به زبان ساده

ترفند سکه

پس چرا وقتی به نظر می رسد که بر این فناوری تسلط داریم، اطلاعات را در مقیاس بزرگ از راه دور انتقال نمی دهیم؟ خوب، همه چیز آنقدر ساده نیست که به نظر می رسد. ما به طور کامل کنترل نمی کنیم که در نهایت به چه حالت کوانتومی (و در نتیجه نتیجه انتقال از راه دور) می رسیم. برای توضیح این موضوع، دانشمندان از مثال یک سکه استفاده می کنند.

ما دو سکه در بعد کوانتومی داریم. هر کدام می تواند یکی از دو حالت را داشته باشد - رو به جلو یا معکوس، یکی به فرستنده و دیگری به گیرنده می رسد. پس از درهم تنیدگی، اگر اولی به سمت جلو اشاره می کند، دومی نیز باید به سمت جلو اشاره کند. خوشبختانه یا متأسفانه در فیزیک کوانتومی کم و بیش اینگونه عمل می کند. با دانستن این موضوع، فرستنده شروع به چرخاندن اولین سکه می کند و در همان زمان سکه به سمت کسی که برای او ارسال شده است می چرخد. در حالی که سکه در حال چرخش است، هیچ کس نتیجه را نمی داند. نه فرستنده و نه گیرنده. تا زمانی که سکه فرستنده متوقف نشود، نمی داند در واقع چه اطلاعاتی را برای گیرنده ارسال می کند. به طور خلاصه، ما "چیزی" را ارسال می کنیم، اما واقعاً نمی دانیم چه چیزی. تا زمانی که ارسال نشود، اطلاعات در برهم نهی باقی می ماند.

این محدودیت ارسال اطلاعات خاص را در این مرحله از توسعه غیرممکن می‌کند، زیرا فرستنده نمی‌تواند تعیین کند که آیا آنچه را که قصد ارسال دارد دریافت خواهیم کرد یا خیر. بنابراین، هیچ کانال انتقالی وجود ندارد که اطلاعات هر دو طرف را بررسی کند. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند در اینجا به ما کمک کنند، اما آنها در حال حاضر ظاهر می‌شوند و تا کنون کاملاً ابتدایی هستند. امروز در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

همچنین بخوانید: بلاک چین های فردا: آینده صنعت ارزهای دیجیتال به زبان ساده

آیا انتقال از راه دور انسان حتی امکان پذیر است؟

در اینجا به مهمترین سؤال برای بسیاری می رسیم. بنابراین، آیا می‌توانیم بر اساس واقعیت امروز حتی به انتقال افراد یا موجودات دیگر فکر کنیم؟ خوب، احتمالاً یک نفر روی زمین وجود ندارد که بتواند به این سؤال بدون ابهام پاسخ دهد. با این حال، با نگاهی به مسیر توسعه، شخصاً فکر می کنم که فعلاً باید فراموش شود. چرا؟

توجه داشته باشید که وقتی از دوربری صحبت می کنیم، همیشه در مورد انتقال حالت ذرات صحبت می کنیم. بنابراین، این ذره باید در یک حالت "تعریف شده" باشد. در این میان مغز انسان در هر میکروثانیه تغییر می کند. میلیاردها سیناپس، الکترون، تکانه - توقف این فرآیند تقریبا غیرممکن است. ممکن است به نظر برسد که مغز مکانی است که اطلاعات دریافتی از محیط در آن ذخیره می شود. در این صورت ممکن است بتوان فردی را با آن اطلاعات از راه دور انتقال داد، اما مطمئناً آن شخص با همان مغز زمانی که «حرکت» انجام شد، نخواهد بود. بالاخره خود حالت یک نوع رکورد است و در مورد مرکز عصبی ما حتی یک «حالت» اولیه هم وجود ندارد. مگر اینکه در مورد یک روانی صحبت کنیم.

البته، اینها فقط حدس و گمان هستند، زیرا در حال حاضر هیچ کس نمی تواند به وضوح پیش بینی کند که آینده چه خواهد شد. با این حال، جهت گیری فعلی تحقیق و توسعه فناوری های حمل و نقل از راه دور به ما می فهماند که به سمت دیگری خواهیم رفت.

آیا آینده دوربری به کامپیوترهای کوانتومی مرتبط است؟

بنابراین آیا آینده ای در تله پورت وجود دارد و آن چیست؟ پیشرفت دیگری در این موضوع در سال 2019 اتفاق افتاد. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، انتقال از راه دور حالت کوانتومی از نظر تئوری به هر فاصله ای امکان پذیر است. فقط از نظر تئوری، زیرا هنوز به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است، اما خود حقیقت حرکت یک ذره در فاصله بیش از 500 کیلومتر می تواند آن را ثابت کند. همچنین می دانیم که پیچیده ترین واحد اطلاعات، کوچکترین کیوبیت است (یعنی «بیت» معروف در برهم نهی).

با وجود این، به دلیل فروپاشی موج احتمال در حین مشاهده، ما تاکنون موفق شده ایم به حالت 0 یا 1 تله پورت کنیم و نه چیز دیگر. مدتی پیش دو تیم مستقل از دانشمندان موفق شدند یک برهم نهی از سه حالت را به طور همزمان ارسال کنند که آنها را کاتر نامیدند. با این حال، کاملاً موفقیت آمیز نبود، اما خود این تلاش به خوبی نشان می دهد که دانشمندان در مورد دوربری را فراموش نکرده اند. معنی این برای ما چیست؟ به طور خلاصه، این بدان معنی است که ما بسیار کند، اما همچنان قدرت را افزایش می دهیم، که در آینده ممکن است به اولین انتقال کامل اطلاعات منجر شود.

در پایان سال 2019، وضعیت جالب تر شد. تیمی از دانشمندان زوریخ موفق به تله پورت شد کوانتومی داده ها 10000 بیت کوانتومی (کیوبیت) بین سیستم های کامپیوتری مستقل در یک ثانیه منتقل شد. آنها یک تراشه کامپیوتری با وسایل الکترونیکی در اندازه سه میکرون ساختند. دو فرستنده و سومی گیرنده بودند. الکترون‌های درهم‌تنیده در دمای نزدیک به صفر مطلق به این معنی است که داده‌های ارسال‌شده به فرستنده نیز در گیرنده ظاهر می‌شوند، یعنی طبق اصول فیزیک کوانتومی. و چرا ما در مورد انتقال از راه دور صحبت می کنیم و نه فقط انتقال داده؟ خوب، زیرا هیچ سیم یا مسیر مشخص دیگری بین سیستم ها وجود نداشت.

من معتقدم که تمام مسائلی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، روایتی نسبتاً بدبینانه از رویدادها ایجاد می کند که به نوبه خود نشان دهنده اشتیاق شما به موضوع خواهد بود. اما زمان وحشت و از دست دادن علاقه به موضوع دوربری نیست. علم ثابت نمی ماند. با توسعه تحقیقات در مورد انتقال از راه دور وضعیت ذرات کوانتومی، سرانجام تجهیزاتی به شکل کامپیوترهای کوانتومی ظاهر شدند. "این چه ربطی به موضوع ما دارد؟" - تو پرسیدی. خوب، با کمک آنها می خواهیم به ایجاد یک کانال کوانتومی مجزا برسیم. به لطف این امکان انتقال اطلاعات به جای ارسال اطلاعات از طریق فیبرهای نوری از جمله موارد دیگر وجود خواهد داشت (البته ما در مورد "توزیع سنتی" صحبت می کنیم، نه در مورد ذرات کوانتومی) . بله - این روشی از تأثیر فرضی "فرستنده سکه" بر نتیجه گردش آن بر روی سکه گیرنده است.

توصیف کار چنین کامپیوترهایی جالب است، اگر بدانید که یک کامپیوتر کوانتومی را نمی توان با یک کامپیوتر رومیزی معمولی مقایسه کرد. این همان است که بگوییم یک لامپ رشته ای فقط یک "شمع قوی تر" است. اینها فناوری های کاملاً متفاوتی هستند که حتی مشابه یکدیگر نیستند. و همانطور که کامپیوترهای مدرن با دو حالت در سیستم باینری (0 و 1) کار می کنند، کامپیوترهای کوانتومی نیز می توانند با حالت هایی که در برهم نهی هستند کار کنند. بنابراین، به عنوان مثال، آنها می توانند همزمان 60٪ صفر و 40٪ یک باشند. این پیچیده به نظر می رسد، بنابراین اجازه دهید به مثال دیگری برویم.

ما با کامپیوتر "معکوس یا معکوس" بازی می کنیم (قبلاً اشاره کردم که این نمونه مورد علاقه دانشمندان هنگام توضیح حالت های کوانتومی است). جلو به طور پیش فرض روی میز است. در دور اول، کامپیوتر ممکن است سکه را برگرداند یا آن را بدون تغییر رها کند، اما ما از نتیجه تصمیم نهایی اطلاعی نداریم. سپس همان فرصت را به دست می آوریم و کامپیوتر نیز نتیجه را نمی داند. پس از چند دور، وضعیت سکه بررسی می شود. اگر نمای ظاهری تغییر کرده باشد، کامپیوتر برنده است، در غیر این صورت ما برنده هستیم. این دقیقاً 50٪ شانس برنده شدن را به ما می دهد.

اگر همان بازی را با یک کامپیوتر کوانتومی بازی کنیم، کامپیوتر اساساً 100٪ شانس برنده شدن خواهد داشت (در یک مطالعه 97٪ در بیش از 300 بازی مختلف برنده شد، 3٪ باقی مانده احتمالاً به دلیل خطای سیستم است). ولی چطور این ممکن است؟ تصور کنید که هر دور کامپیوتر برهم نهفته خود را حفظ می کند، زیرا توسط هیچ ناظری (هیچ کس از محیط، از جمله ما) دیده نمی شود. در همان زمان، ماشین 30٪ به نفع معکوس و 70٪ به نفع خروج از وضعیت فعلی تصمیم می گیرد، در دور بعدی دیگری را انتخاب می کند. اما مهمترین چیز این است که یک کامپیوتر کوانتومی همیشه دو حالت مختلف را انتخاب می کند (زمانی که فقط یکی را انتخاب می کنیم). در پایان بازی، وقتی نتیجه مشخص می شود، موج احتمالات می شکند و او برنده می شود.

آیا کامپیوتر کوانتومی ما را فریب می دهد؟ نه! می دانم درک آن سخت است، اما تصور کنید که در طول این چندین دور، کامپیوتر دو آب میوه مختلف را در یک کاسه به نسبت های مختلف می ریزد، و در انتها هر دو جزء مخلوط را جدا می کند، به معنای واقعی کلمه بر احتمال "غلبه" می کند و همیشه انتخاب درست. باورش سخت است، اما در عمل دقیقاً این اتفاق می افتد.

یک پدیده مبهم است، اما تصویر خوبی از قدرت فیزیک کوانتومی است. در سطح مولکول‌های کوانتومی، چنین رایانه‌ای در توسعه، به عنوان مثال، داروهای جدید بسیار بهتر است. مطمئناً در شرایط یک بیماری همه گیر و برای غلبه بر سایر بیماری ها برای ما مفید خواهد بود. اما مهمترین چیز این است که چنین رایانه ای در توسعه فناوری های اطلاعاتی دوربری مفید خواهد بود. و اینها کلمات بی اهمیتی نیستند! هنگامی که کامپیوترهای کوانتومی زیادی در جهان وجود داشته باشد، مولکول های کوانتومی هر یک از آنها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند (جفت شوند). سپس اگر خاصیت یکی از آنها را تغییر دهیم، حالت مولکول جفت شده را نیز تغییر می دهیم. در نهایت امکان ارسال اطلاعات نیز وجود خواهد داشت زیرا بلافاصله پس از ارسال می توان وضعیت اولیه و نهایی را مشخص کرد. در هر صورت، بیایید دستاوردهای ابررایانه کوانتومی گوگل را به یاد بیاوریم. او در 200 ثانیه محاسباتی را انجام داد که به... 10 سال کارکرد سریعترین ابرکامپیوتر «معمولی» نیاز داشت. بنابراین می توانید پتانسیل و قدرت عظیمی را که حمل می کند ببینید.

بنابراین، یک کانال انتقال کاملاً جدید ایجاد می شود که ما حتی خواب آن را هم نمی دیدیم. درست مانند یک فیبر نوری یا یک کانال رادیویی در حال حاضر. و از آنجایی که همانطور که قبلا ذکر شد، از لحاظ نظری هیچ محدودیتی برای فاصله دور انتقالی حالت کوانتومی وجود ندارد، ما همچنین قادر خواهیم بود در یک لحظه با سیارات دیگر ارتباط برقرار کنیم. و به روشی فوق العاده ایمن. به لطف انتقال از راه دور، حتی از نظر تئوری امکان "گرفتن" اطلاعات وجود ندارد. از طرف دیگر، اگر تله پورت امکان پذیر می شد، یک فرد باهوش راهی برای انجام آن پیدا می کرد. شاید ما هنوز خیلی چیزها را نمی دانیم و بنابراین کاملاً انسان خردمند نیستیم...

و اکنون به پایان گفتگو در مورد وضعیت فعلی و آینده توسعه تله پورت رسیده ایم. باید اعتراف کرد که برنامه های آینده بسیار جالب تر به نظر می رسند، به خصوص که همه آنها آنقدر که فکر می کنید دور نیستند. همچنین باید به خاطر داشت که ما نمی توانیم پیش بینی کنیم که در واقع آینده چگونه خواهد بود. دنیای مدرن ثابت کرده است که گاهی اوقات چیزی که 30 سال پیش یک خیال بود، امروز به واقعیت تبدیل می شود. تمام پایان نامه ها (به ویژه آنهایی که مربوط به حمل و نقل از راه دور انسانی است) بر اساس اطلاعات موجود و پیش بینی های توسعه تحقیقات است. بنابراین، ما امیدواریم که فناوری محاسبات کوانتومی به زودی قابل دسترس تر و قابل درک تر شود. و البته ما می خواهیم این انقلاب در زمان حیات ما رخ دهد. من واقعاً می خواهم ببینم چگونه یک شخص می تواند فوراً به مریخ یا آلفا قنطورس حرکت کند. رویاها، رویاها، رویاها...

همچنین بخوانید: 

• بیوهکرها چه کسانی هستند و چرا به طور داوطلبانه خود را چیپ می کنند؟
• زیان استخراج بیت کوین بیشتر از سود است - چرا؟