هل النقل عن بعد ممكن علميا؟ هل سنتمكن قريبًا من السفر إلى العوالم بشكل فوري تقريبًا؟ اليوم سنحاول معرفة ما هو جديد في هذا المجال.
لقد كان النقل الآني حلمًا بشريًا منذ بداية العالم. يريد الإنسان أن يتحرك على الفور في الفضاء ، والسفر ، دون إضاعة الوقت في الرحلات المتعبة لمسافات طويلة. لطالما كان هذا الموضوع حاضرًا في العديد من أعمال الثقافة الشعبية ، لكنه لا يزال موضوعًا للبحث. على الرغم من أنه تم تسجيله في عام 2004 براءة الإختراع في "نظام النقل عن بعد للجسم" ، هناك بالفعل النجاحات الأولى في أبحاث النقل الآني ، لكنهم أثبتوا أنها لن تكون على الإطلاق ما نتوقعه من هذه التكنولوجيا.
لماذا يثير موضوع النقل الآني خيال البشرية كثيرًا؟ إذا أردنا وضع قائمة بأكثر التقنيات المرغوبة في العالم ، فسيكون النقل الآني في المقدمة. فكر فقط في عدد المشكلات التي سنحلها إذا تمكنا من التنقل بين أماكن مختلفة على الفور. لسوء الحظ ، هناك العديد من المؤشرات على أن الانتقال الآني بالشكل الذي نرغب في رؤيته ، على الأقل في الوقت الحالي ، بعيد المنال. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن النقل عن بعد غير ممكن على الإطلاق. هي فقط تبدو مختلفة عما نتخيل
لا يمكن الحديث عن النقل الآني بدون مقدمة موجزة لأساسيات فيزياء الكم. وهذا بدوره يمكن أن يثني الكثير من الناس عن قراءة المقال بشكل أكبر. لكن صدقوني ، لن نتعمق كثيرًا في تلك الأحياء الفقيرة ، لكننا سنحاول بشكل سطحي ، بكلمات بسيطة وبأمثلة واضحة ، شرح مبدأ النقل الآني. دعنا نحاول شرح كيف يمكن أن يعمل الآن. لكن لماذا أقول بالضبط "كيف يعمل الآن"؟ هل هذا يحدث بالفعل؟ نعم ، سيداتي وسادتي ، لقد تم بالفعل اتخاذ أولى الخطوات الجادة. ومع ذلك ، تمكن العلماء من نقل المعلومات ليس فقط شخصًا أو معدات أو مواد. هل نجحنا في إثارة دسائسك؟ اقرأ المزيد.
التقدم في أبحاث النقل الآني
يعلم الجميع ما هو النقل الآني ، لكن لا يعلم الجميع أنه قد تم بالفعل اتخاذ عدة خطوات في تطويره. لقد مضى وقت طويل منذ أن تعامل أينشتاين مع هذه القضية. لقد اكتشف العلماء بالفعل أن كل شيء يبدأ على المستوى المجهري ، أي على مستوى الجسيمات الكمومية. عندما بدأت دراسة هذه الجسيمات الكمومية ، لوحظ سلوكها الغريب. كانت عملية تفاعلهم مختلفة تمامًا عن أي شيء يمكن رؤيته بالعين المجردة على مقياس ماكرو. اتضح أن الكم يمكن أن تتواجد الجسيمات في مكانين في وقت واحد. يطلق العلماء على هذا مبدأ التراكب. ومع ذلك ، يحدث التراكب فقط عندما لا تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض ، أي أنه لا شيء يحدث لها. عندما يكونون في حالة راحة ، فإننا نتحدث عن ما يسمى بانهيار الموجة الاحتمالية. أدرك أن الكثير منكم يجدون صعوبة في فهم كل هذا. أسهل طريقة لتوضيح هذه الحالة هي بمساعدة بتات الكمبيوتر. كما تعلم ، فهم يعملون في النظام الثنائي ، أي يمكن أن يكونوا صفرًا أو واحدًا. ويمكن أن تكون الكيوبتات (بتات الكم) "صفر" و "واحد" في نفس الوقت - حتى تنهار موجة الاحتمال.
نجح أينشتاين في اكتشاف ما أسماه "التفاعل الوهمي عن بعد". في سياق بحثه ، اتضح أن الجسيمات العادية يمكن أن تتشابك على المستوى الكمي. دون الخوض في التفاصيل ، سأقول إن هذين الجسيمين يمكن أن يتزاوج ، على الرغم من أن لهما خصائص مختلفة (على سبيل المثال ، الزخم). والشيء الأكثر إثارة للاهتمام الآن هو أنه بعد الاقتران ، تتغير خصائص أحدهما ، مع تغيير خصائص الجسيم الآخر في نفس الوقت. بغض النظر عن المسافة هم! وهذا بالضبط ما يعمل عليه النقل الآني اليوم. إذا حاولت وصفه بكلمات بسيطة ، بالطبع ، لأنه كلما توغلنا في الغابة ...
في المختبرات ، تمكن العلماء من نقل حالة الجسيم من النقطة أ إلى النقطة ب ، ولكن مع هذا ، لا يتم نقل معلومات محددة حول هذا الجسيم. لماذا ا؟ المشكلة الرئيسية هي أنه ، بناءً على الحالة الحالية للبحث ، لا يمكن للطرفين إنشاء هذه المعلومات الأولية ، أي أنه لا يمكن للعلماء تحديد ما جاء أولاً وماذا بعد ذلك. تقريبا مثل الدجاجة والبيض. في هذه المرحلة ، يجدر إبراز هذه المفاهيم. اتضح أن المعلومات شيء أكثر تعقيدًا من سلوك الجسيم نفسه.
وهذا هو القيد الرئيسي في تطوير تقنية النقل عن بعد ، والتي في نفس الوقت تلقي الضوء على ما يمكن تحقيقه في المستقبل ، وما لا يمكن تحقيقه على الأرجح. دعونا نلخص. حاليًا ، نحن قادرون على "إقران" الجسيمات مع بعضها البعض على المستوى الكمي. يمكننا نقل حالة الجسيمات من النقطة أ إلى النقطة ب ، لكننا لا ننقل المعلومات الضرورية. ليست لدينا القدرات التكنولوجية لتطوير قناة خاصة من شأنها أن تنقل هذه المعلومات بسرعة الضوء. على الأرض ، ننقل المعلومات عبر قنوات الراديو أو الألياف الضوئية ، لكن هذا مستوى مختلف تمامًا.
اقرأ أيضا: حول أجهزة الكمبيوتر الكمومية بكلمات بسيطة
خدعة عملة
فلماذا لا نقوم بنقل المعلومات على نطاق واسع عندما يبدو أننا أتقن التكنولوجيا؟ حسنًا ، ليس كل شيء بسيطًا كما قد يبدو. نحن لا نتحكم بشكل كامل في الحالة الكمية (وبالتالي نتيجة النقل الآني) التي ننتهي بها. لتفسير ذلك ، يستخدم العلماء مثال العملة المعدنية.
لدينا عملتان متشابكتان في البعد الكمومي. يمكن أن يكون لكل منها حالة من حالتين - الوجه أو العكس ، واحدة تذهب إلى المرسل ، والأخرى إلى المستلم. بعد التشابك ، إذا كان الأول يشير إلى الوجه ، يجب أن يشير الثاني أيضًا إلى الوجه. لحسن الحظ أو لسوء الحظ ، هذه هي الطريقة التي تعمل بها في فيزياء الكم. بمعرفة هذا ، يبدأ المرسل في تدوير العملة الأولى وفي نفس الوقت تدور العملة إلى الشخص الذي تم إرسالها إليه. أثناء دوران العملة المعدنية ، لا أحد يعرف النتيجة. لا المرسل ولا المتلقي. حتى تتوقف عملة المرسل ، لا يعرف ما هي المعلومات التي يرسلها بالفعل إلى المتلقي. باختصار ، نرسل "شيئًا ما" ، لكننا لا نعرف حقًا ماذا. حتى يتم إرسالها ، تظل المعلومات في حالة التراكب.
يجعل هذا القيد من المستحيل إرسال معلومات محددة في هذه المرحلة من التطوير ، لأن المرسل لا يمكنه تحديد ما إذا كنا سنتلقى ما ينوي إرساله. لذلك ، لا توجد قناة إرسال تتحقق من المعلومات على كلا الجانبين. يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تساعدنا هنا ، لكنها تظهر الآن ، وهي بدائية للغاية حتى الآن. سنتحدث عنها اليوم.
اقرأ أيضا: بلوكشين المستقبل: مستقبل صناعة العملات المشفرة بكلمات بسيطة
هل يمكن نقل الإنسان عن بعد؟
هنا نأتي إلى أهم سؤال للكثيرين. لذا ، هل يمكننا حتى التفكير في نقل الأشخاص أو الكائنات الحية الأخرى بناءً على واقع اليوم؟ حسنًا ، ربما لا يوجد شخص واحد على الأرض يمكنه الإجابة على هذا السؤال بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك ، بالنظر إلى اتجاه التنمية ، أعتقد شخصيًا أنه يجب نسيانها في الوقت الحالي. لماذا ا؟
لاحظ أنه عندما نتحدث عن النقل الآني ، فإننا نتحدث دائمًا عن نقل حالة الجسيمات. لذلك ، يجب أن يكون هذا الجسيم في حالة "محددة". في غضون ذلك ، يتغير دماغ الإنسان كل ميكروثانية. بلايين من نقاط الاشتباك العصبي والإلكترونات والنبضات - يكاد يكون من المستحيل إيقاف هذه العملية. قد يبدو أن الدماغ هو مكان يتم فيه تخزين المعلومات الواردة من البيئة. عندها قد يكون من الممكن نقل شخص ما بهذه المعلومات ، لكنه بالتأكيد لن يكون نفس الشخص الذي لديه نفس الدماغ كما هو الحال عند إجراء "الحركة". بعد كل شيء ، الدولة نفسها هي نوع من السجل ، وفي حالة مركزنا العصبي ، لا توجد حتى "حالة" أولية. ما لم نتحدث عن نفسية.
بالطبع ، هذه مجرد تخمينات وافتراضات ، لأنه في الوقت الحالي لا يمكن لأحد أن يتنبأ بوضوح بما سيحمله المستقبل. ومع ذلك ، فإن الاتجاه الحالي للبحث والتطوير لتقنيات النقل الآني يجعلنا نفهم أننا سنذهب في اتجاه مختلف.
هل مستقبل النقل الآني مرتبط بأجهزة الكمبيوتر الكمومية؟
إذن هل هناك مستقبل في النقل الآني وما هو؟ حدث اختراق آخر في هذا الموضوع في عام 2019. كما ذكرنا سابقًا ، فإن النقل الآني للحالة الكمية ممكن نظريًا لأي مسافة. نظريًا فقط ، نظرًا لأنه لم يتم التحقيق فيه بشكل كامل بعد ، لكن حقيقة تحريك الجسيم على مسافة تزيد عن 500 كيلومتر يمكن أن تثبت ذلك. ونعلم أيضًا أن أكثر وحدات المعلومات تعقيدًا هي أصغر كيوبت (أي "البت" المعروف في حالة التراكب).
على الرغم من ذلك ، نظرًا لانهيار الموجة الاحتمالية أثناء المراقبة ، فقد تمكنا حتى الآن من الانتقال الفوري إلى الحالة 0 أو 1 ، ولا شيء غير ذلك. منذ بعض الوقت ، تمكن فريقان مستقلان من العلماء من إرسال تراكب من ثلاث حالات في نفس الوقت ، أطلقوا عليه اسم القاطع. ومع ذلك ، لم تكن ناجحة تمامًا ، لكن المحاولة نفسها تُظهر جيدًا أن العلماء لم ينسوا النقل الآني. ماذا يعني هذا بالنسبة لنا؟ باختصار ، هذا يعني أننا نتحرك ببطء شديد ، لكننا ما زلنا نزيد القوة ، مما قد يؤدي في المستقبل إلى أول نقل كامل للمعلومات.
في نهاية عام 2019 ، أصبح الوضع أكثر إثارة للاهتمام. فريق من العلماء من زيورخ تمكنت من النقل الفضائي كمية البيانات. تم نقل 10000 بت كمي (كيوبت) بين أنظمة الكمبيوتر العاملة بشكل مستقل في ثانية واحدة. قاموا ببناء شريحة كمبيوتر بإلكترونيات بحجم ثلاثة ميكرونات. كان اثنان من أجهزة الإرسال بينما كان الثالث هو جهاز الاستقبال. تعني الإلكترونات المتشابكة عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق أن البيانات المرسلة إلى جهاز الإرسال ظهرت أيضًا في المستقبل ، أي وفقًا لمبادئ فيزياء الكم. ولماذا نتحدث عن النقل الآني وليس مجرد نقل البيانات؟ حسنًا ، لأنه لم يكن هناك سلك أو مسار معين آخر بين الأنظمة.
أعتقد أن جميع القضايا التي تمت مناقشتها أعلاه تخلق نسخة متشائمة من الأحداث ، والتي بدورها ستعكس حماسك للموضوع. لكن لم يحن الوقت للذعر وفقدان الاهتمام بموضوع النقل الآني. العلم لا يقف ساكنا. مع تطور البحث حول النقل الآني لحالة الجسيمات الكمومية ، بدأت تظهر أخيرًا معدات على شكل أجهزة كمبيوتر كمومية. "ما علاقة هذا بموضوعنا؟" - أنت تسأل. حسنًا ، بمساعدتهم ، نريد تحقيق إنشاء قناة كمومية منفصلة. بفضل هذا ، سيكون من الممكن نقل المعلومات عن بعد ، بدلاً من إرسالها ، كما هو الحال الآن ، بمساعدة الألياف الضوئية ، من بين أمور أخرى (بالطبع ، نحن نتحدث عن "التوزيع التقليدي" ، وليس عن الجسيمات الكمومية) . نعم - هذه طريقة للتأثير المفترض "لمرسل العملة" على نتيجة تداولها على عملة المستلم.
من المثير للاهتمام وصف عمل هذه الحواسيب ، إذا فهمت أنه لا يمكن مقارنة الكمبيوتر الكمومي بجهاز كمبيوتر سطح المكتب العادي. هذا يشبه القول بأن المصباح المتوهج هو مجرد "شمعة أقوى". هذه تقنيات مختلفة تمامًا لا تتشابه مع بعضها البعض. ومثلما تعمل أجهزة الكمبيوتر الحديثة مع حالتين في النظام الثنائي (0 و 1) ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تعمل مع حالات في حالة تراكب. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن أن تكون 60٪ صفر و 40٪ واحد في نفس الوقت. هذا يبدو معقدًا ، لذا دعنا ننتقل إلى مثال آخر.
نحن نلعب "الوجه أو العكس" مع الكمبيوتر (سبق أن ذكرت أن هذا هو المثال المفضل للعلماء عند شرح الحالات الكمية). الوجه على الطاولة بشكل افتراضي. في الجولة الأولى ، قد يقلب الكمبيوتر العملة المعدنية أو يتركها دون تغيير ، لكننا لا نعرف نتيجة القرار النهائي. ثم نحصل على نفس الفرصة ، ولا يعرف الكمبيوتر النتيجة أيضًا. بعد بضع جولات ، يتم فحص حالة العملة. إذا تغير الوجه ، يفوز الكمبيوتر ، وإلا فإننا نفوز. هذا يعطينا فرصة بنسبة 50٪ للفوز.
إذا لعبنا نفس اللعبة باستخدام كمبيوتر كمي ، فسيحصل الكمبيوتر بشكل أساسي على فرصة بنسبة 100٪ للفوز (في دراسة فاز بنسبة 97٪ في أكثر من 300 لعبة مختلفة ، ومن المحتمل أن تكون النسبة المتبقية 3٪ ... بسبب خطأ في النظام). ولكن كيف يكون هذا ممكنا؟ تخيل أن الكمبيوتر يحافظ على تراكبه في كل جولة ، لأنه لا يراه أي مراقب (لا أحد من البيئة ، بما في ذلك نحن). في الوقت نفسه ، يقرر الجهاز 30 ٪ لصالح الوجه و 70 ٪ لصالح ترك الحالة الحالية ، وفي الجولة التالية يختار آخر. لكن الشيء الأكثر أهمية هو أن الكمبيوتر الكمومي يختار دائمًا حالتين مختلفتين (عندما نختار حالة واحدة فقط). في نهاية اللعبة ، عندما يتم الكشف عن النتيجة ، تنكسر موجة الاحتمال و ... يفوز.
هل الكمبيوتر الكمومي يخدعنا؟ رقم! أعلم أنه من الصعب فهم ذلك ، لكن تخيل أنه خلال هذه الجولات العديدة ، يصب الكمبيوتر عصارتين مختلفتين في وعاء واحد بنسب مختلفة ، وفي النهاية يفصل كلا مكوني الخليط ، حرفياً "يتغلب" على الاحتمال ويصنع دائمًا الاختيار الصحيح. من الصعب تصديق ذلك ، لكن في الممارسة العملية هذا هو بالضبط ما يحدث.
ظاهرة غامضة ، لكنها مثال جيد على قوة فيزياء الكم. على مستوى الجزيئات الكمومية ، سيكون مثل هذا الكمبيوتر أفضل بكثير في تطوير أدوية جديدة ، على سبيل المثال. سيكون بالتأكيد مفيدًا لنا في ظروف الوباء والتغلب على الأمراض الأخرى. لكن الشيء الأكثر أهمية هو أن مثل هذا الكمبيوتر سيكون مفيدًا في تطوير تقنيات معلومات النقل الآني. وهذه ليست كلمات تافهة! عندما يكون هناك العديد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية في العالم ، ستكون جزيئات الكم لكل منها قادرة على الاختلاط (الازدواج) مع بعضها البعض. بعد ذلك ، إذا قمنا بتغيير خاصية أحدهما ، فسنغير أيضًا حالة الجزيء المزدوج. أخيرًا ، سيكون من الممكن إرسال المعلومات ، لأنه فور إرسالها ، يمكن تحديد الحالة الأولية والنهائية. على أي حال ، دعنا نتذكر إنجازات حاسب جوجل الكمي العملاق. في 200 ثانية ، أجرى حسابات تتطلب ... 10 سنوات من التشغيل لأسرع كمبيوتر عملاق "عادي". حتى تتمكن من رؤية الإمكانات الهائلة والقوة التي تحملها.
وبالتالي ، سيتم إنشاء قناة نقل جديدة تمامًا ، والتي لم نحلم بها حتى. تمامًا مثل الألياف الضوئية أو قناة الراديو الآن. وبما أنه ، كما ذكرنا سابقًا ، لا يوجد حد نظريًا لمسافة النقل الآني للحالة الكمية ، فسنكون أيضًا قادرين على التواصل مع الكواكب الأخرى في لحظة. وبطريقة آمنة للغاية. بفضل النقل الآني ، سيكون من المستحيل نظريًا "التقاط" المعلومات. من ناحية أخرى ، إذا أصبح النقل الآني ممكنًا ، سيجد الشخص الذكي طريقة للقيام بذلك. ربما لا نعرف الكثير حتى الآن ، وبالتالي لسنا إنسانًا عاقلًا تمامًا ...
والآن وصلنا إلى نهاية المحادثة حول الوضع الحالي والمستقبلي لتطور النقل الآني. يجب الاعتراف بأن الخطط المستقبلية تبدو أكثر إثارة للاهتمام ، خاصة وأن جميعها ليست بعيدة كما قد تعتقد. يجب أن نتذكر أيضًا أنه لا يمكننا التنبؤ بما سيكون عليه المستقبل بالفعل. لقد أثبت العالم الحديث أنه في بعض الأحيان أصبح ما بدا وكأنه خيال قبل 30 عامًا حقيقة واقعة اليوم. تستند جميع الأطروحات (خاصة تلك المتعلقة بالانتقال الآني للإنسان) إلى المعلومات المتاحة وتوقعات تطوير البحث. لذلك ، نأمل أن تصبح تقنية الحوسبة الكمومية قريبًا أكثر سهولة وفهمًا. وبالطبع ، نريد أن تحدث هذه الثورة خلال حياتنا. أريد حقًا أن أرى كيف يمكن لأي شخص أن ينتقل على الفور إلى المريخ أو Alpha Centauri. أحلام ، أحلام ، أحلام ...
اقرأ أيضا: