تله‌ پورت کوانتومی ، راهنمای درک مفهوم و کاربرد تله‌ پورت ذرات در فیزیک کوانتومی

تله‌پورت کوانتومی یکی از مفاهیم مهم در فیزیک کوانتومی است که به معنای انتقال فوری و لحظه‌ای اطلاعات کوانتومی یا ماده از یک مکان به مکان دیگر است.

در تله پورت کوانتومی، حالت کوانتومی یک ذره یا اطلاعات کوانتومی می‌تواند به طور لحظه‌ای از یک مکان به مکان دیگر منتقل شود، بدون اینکه در فضای میان آن‌ها حرکت کند. در واقع، ذره یا اطلاعات از یک نقطه ناپدید می‌شود و در همان لحظه در نقطه دیگر ظاهر می‌شود.

این پدیده برخلاف قوانین فیزیک کلاسیک است که بر اساس آن، هیچ چیز نمی‌تواند با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت کند. اما در مکانیک کوانتومی، چنین محدودیتی وجود ندارد.

تله پورت کوانتومی از طریق پدیده‌ای به نام ارتباط کوانتومی یا پیوستگی کوانتومی امکان‌پذیر است. دو ذره کوانتومی می‌توانند به گونه‌ای با هم ارتباط داشته باشند که تغییر حالت یکی از آن‌ها بلافاصله بر روی حالت دیگری اثر بگذارد، حتی اگر دو ذره از هم دور باشند.

برای انجام تله پورت کوانتومی، لازم است ابتدا دو ذره را در یک حالت پیوستگی کوانتومی قرار داد. سپس با اندازه‌گیری حالت یکی از ذرات، حالت ذره دیگر نیز تعیین می‌شود. بنابراین با تغییر حالت یک ذره، می‌توان حالت ذره دیگر را نیز تغییر داد.

در عمل، تله پورت کوانتومی تنها می‌تواند برای انتقال حالت کوانتومی اطلاعات مانند اسپین، پولاریزاسیون یا ابرپیوند کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد. انتقال ماده و اجسام ماکروسکوپیک مانند انسان‌ها یا وسایل نقلیه با تکنولوژی فعلی غیرممکن است.

درگاه‌های تله‌ پورت کوانتومی از طریق ایجاد ارتباط و همبستگی کوانتومی میان دو نقطه عمل می‌کنند. رایج‌ترین روش، استفاده از جفت ذرات در هم‌تنیده است. دو ذره به گونه‌ای با هم ترکیب می‌شوند که حالت‌های کوانتومی آن‌ها به شدت به هم وابسته باشد. سپس یکی از ذرات در مبدا و دیگری در مقصد قرار می‌گیرد. با تغییر حالت یکی، حالت دیگری نیز تغییر می‌کند.

در مجموع، تله پورت کوانتومی یکی از جنبه‌های شگفت‌انگیز مکانیک کوانتومی است که کاربردهای بسیار زیادی در مخابرات کوانتومی، محاسبات کوانتومی و شبکه‌های انتقال اطلاعات امن دارد. البته هنوز در مراحل اولیه تحقیقاتی قرار دارد و تا رسیدن به کاربردهای عملی آن راه درازی در پیش است.

آیا تا به حال تله پورت کوانتومی انجام شده است؟

تله‌ پورت کوانتومی تاکنون در آزمایشگاه‌های مختلفی در سراسر جهان انجام شده است، اما هنوز در مراحل آزمایشی و تحقیقات اولیه قرار دارد.

از جمله موفقیت‌های حاصل شده در زمینه تله‌ پورت کوانتومی می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• در سال 1997، دانشمندان در آزمایشگاه انتقال کوانتومی در رم توانستند حالت کوانتومی یک فوتون را به فاصله 60 سانتی‌متر منتقل کنند.
• در سال 2004، محققان دانشگاه اینسبروک اتریش موفق به انتقال حالت‌های ابرپیوندی ذرات شدند.
• در سال 2010، دانشمندان چینی توانستند فوتون‌ها را به فاصله 16 کیلومتر از هم جدا کرده و حالت کوانتومی آن‌ها را حفظ کنند.
• در سال 2020، محققان دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس موفق به تله پورت حالت کوانتومی اتم‌ها شدند.

البته هنوز تله‌پورت انسان یا اجسام بزرگ با این روش غیرممکن است و تحقیقات در این زمینه ادامه دارد تا بتوان فاصله و مقیاس تله‌ پورت را افزایش داد. اما می‌توان گفت گام‌های مهمی در جهت تحقق عملی این مفهوم برداشته شده است.

چند دلیل عمده برای اینکه فعلا نمی‌توان اشیای ماکروسکوپیک مثل انسان‌ها یا وسایل نقلیه را تله‌پورت کرد، وجود دارد:

• تله‌پورت کوانتومی بر پایه ارتباط و همبستگی کوانتومی بین ذرات عمل می‌کند. اما اجسام ماکروسکوپیک از تعداد عظیمی اتم و مولکول تشکیل شده‌اند که ایجاد چنین همبستگی بین آن‌ها بسیار مشکل است.
• برای تله‌ پورت یک شیء ماکروسکوپیک باید بتوان تمام اطلاعات مربوط به حالت کوانتومی تک تک اتم‌ها و مولکول‌های تشکیل دهنده آن را انتقال داد که در عمل غیرممکن به نظر می‌رسد.
• هر چقدر اندازه و جرم سیستمی که می‌خواهیم تله‌ پورت کنیم بیشتر باشد، نیاز به انرژی بسیار بالاتری خواهد بود که در حال حاضر در دسترس نیست.
• اثرات کوانتومی مانند همبستگی و ارتباط کوانتومی در مقیاس‌های بسیار کوچک مانند ذرات زیراتمی قابل مشاهده است. اما با افزایش اندازه سیستم به سمت ماکروسکوپیک، این اثرات کوانتومی از بین می‌روند.
• مکانیک کوانتوم تاکنون تنها برای سیستم‌های ساده و کوچکی مانند فوتون‌ها یا اتم‌ها موفقیت‌آمیز بوده و تعمیم آن به سیستم‌های پیچیده و بزرگ هنوز چالش‌برانگیز است.

بنابراین با وجود پیشرفت‌های تئوریک، تله پورت اشیا و اجسام ماکروسکوپیک در آینده نزدیک ممکن به نظر نمی‌رسد و نیازمند پیشرفت‌های بنیادی‌تر در فیزیک کوانتوم است.