انجام موفقیت‌آمیز نخستین تله‌پورت کوانتومی از زمین به یک ماهواره

زمان زیادی از سال‌های دهه‌ی ۱۹۹۰ نمی‌گذرد؛ زمانی که دانشمندان برای نخستین بار چنین گمان کردند که انجام فرایند تله‌پورت با استفاده از فیزیک کوانتوم می‌تواند ممکن شود. از آن زمان تا به امروز، فرایند فوق به‌عنوان یکی از عملکردهای استاندارد در آزمایشگاه‌های نوری کوانتومی در سراسر جهان شناخته می‌شود و دانشمندان زیادی روی آن کار می‌کنند.

در واقع همین سال پیش بود که دو گروه جداگانه از دانشمندان موفق به انجام دادن نخستین فرایند تله‌پورت کوانتومی در خارج از محیط آزمایشگاهی شده بودند. اکنون پژوهشگرانی از چین توانسته‌اند فرایند فوق را اندکی جلوتر ببرند. آن‌ها توانسته‌اند یک فوتون را با موفقیت از کره‌ی زمین به یک ماهواره‌ی در حال گردش پیرامون زمین و در فاصله‌ای بیش از ۵۰۰ کیلومتر از محل اولیه‌ی خود تله‌پورت کنند.

این ماهواره که با نام میسیوس شناخته می‌شود، در واقع یک دریافت‌کننده‌ی تصویری بسیار حساس و دارای توانایی آشکارسازی حالت‌های کوانتومی متعلق به فوتون‌های منفرد شلیک‌شده از سوی زمین است. میسیوس بدین منظور راه‌اندازی شده است که دانشمندان بتوانند آزمون‌های گوناگونی در عرصه‌ی فناوری‌های پایه‌ای مسیر پیشرفت فیزیک کوانتوم صورت دهند و از این آزمایش‌ها می‌توانیم به زمینه‌هایی همچون درهم‌تنیدگی کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی و تله‌پورت اشاره کرد.

این عملیات تله‌پورت به‌عنوان یکی از نخستین نتایج آزمایش‌های فوق قلمداد می‌شود. دانشمندان با انجام این آزمایش نه‌تنها موفق به تله‌پورت کردن نخستین شیء از زمین به‌سوی مدار شده‌اند؛ بلکه موفق به ساخت نخستین شبکه‌ی کوانتومی میان زمین و ماهواره‌ شده‌اند و به این ترتیب رکورد قبلی ثبت‌شده برای طولانی‌ترین مسافت اندازه‌گیری‌ شده از درهم‌تنیدگی کوانتومی را نیز شکسته‌اند. گروه پژوهشی چینی در اظهارات خود به MIT Technology Review، اشاره می‌کنند:

تله‌پورت با مسافت طولانی به‌عنوان یک عنصر کلیدی در پروتکل‌هایی همچون شبکه‌های کوانتومی مقیاس بالا و محاسباتی کوانتومی توزیع‌شده به شمار می‌رود.

آزمایش‌های پیشین در زمینه‌ی تله‌پورت میان مکان‌های دور از هم، تنها به مسافت‌هایی در حوالی ۱۰۰ کیلومتر محدود می‌شد و دلیل آن، مربوط به از دست رفتن فوتون در فیبرهای نوری یا کانال‌های فضای آزاد سیاره‌ای بود.

وقتی که از تله‌پورت حرف می‌زنیم، چه چیزی به ذهنتان می‌آید؟ شاید اگر اهل سینما و فیلم‌های تخیلی باشید، یاد برخی از رویدادهای استار ترک بیفتید؛ اما باید بگوییم که تله‌پورت و مفهوم آن در دنیای واقعی متفاوت با آن چیزی است که در فیلم‌های علمی-تخیلی معرفی شده است.

تله‌پورت کوانتومی به درهم‌تنیدگی کوانتومی وابسته است. درهم‌تنیدگی کوانتومی موقعیتی است که در آن، گروهی از اشیاء کوانتومی (همانند فوتون‌ها) در زمان و مکانی یکسان در فضا شکل می‌گیرند و به این ترتیب ما خواهیم گفت که اشیاء کوانتومی تشکیل‌دهنده‌ی این گروه، دارای یک وجود یکسان هستند.

وجود یکسان بین این اشیاء کوانتومی، حتی در هنگامی که فوتون‌ها از هم جدا می‌شوند نیز ادامه پیدا می‌کند؛ بدین معنی که انجام یک اندازه‌گیری روی یکی از آن‌ها بر دیگران نیز تأثیر می‌گذارد و در این میان هیچ اهمیتی ندارد که فاصله‌ی آن‌ها از یکدیگر چقدر باشد.

این پیوستگی می‌تواند برای انتقال دادن اطلاعات کوانتومی به‌وسیله‌ی دانلود کردن اطلاعات مرتبط با یک فوتون روی یک لینک درهم‌تنیده‌، به فوتون دیگری به کار رود. فوتون دوم در این روند، هویت فوتون نخست را به‌طور کامل به خود می‌گیرد.

در مسافت خاصی که گروه چینی روی آن کار کرده‌اند، آن‌ها جفت‌های درهم‌تنیده‌ از فوتون‌ها را روی زمین و با نرخ حدود ۴۰۰۰ عدد بر در هر ثانیه ایجاد کردند، سپس یکی از این فوتون را به‌سوی ماهواره گسیل کردند و فوتون دیگر رو در زمین نگه داشتند.

دانشمندان در نهایت فوتون‌های روی زمین و همین‌طور فوتون‌های واقع در مدار را مورد سنجش قرار دادند تا بتوانند تأیید کنند که درهم‌تنیدگی در آن‌ها روی داده است.

جالب است یادآوری کنیم که برای این فناوری، محدودیت‌هایی هم وجود دارد. در واقع انتقال دادن هر چیز بزرگی بسیار دور از دسترس است. البته در حالت تئوری هیچ محدودیتی برای مسافت تله‌پورت وجود ندارد؛ منتها باید توجه داشته باشیم که درهم‌تنیدگی یک پدیده‌ی حساس و شکننده است و پیوندهای ایجادشده میان مبدأ و مقصد به‌راحتی می‌توانند شکسته شوند.

با وجود این محدودیت‌ها، پژوهش اخیر راه را برای انجام بررسی‌های جاه‌طلبانه‌تر در زمینه‌ی تله‌پورت کوانتومی فراهم می‌کند. گروه پژوهشی گزارش می‌دهد:

این کار زمینه‌های اولیه برای ایجاد پیوندهای میان زمین و ماهواره‌ها برای انجام تله‌پورت‌های کوانتومی از نوع ایمن و با مسافت دور را مهیا می‌کند که خود به‌منزله‌ی یک گام اساسی به‌سوی اینترنت کوانتومی در مقیاس جهانی است.