از زمانی که اولین بار چرخ اختراع شد، حدود 5000 سال می گذرد و بعدها بشر توانست راه ها و وسایل مختلفی برای انتقال مکانی خود از جایی به جای دیگر اختراع کند. کالسکه، دوچرخه، خودرو، هواپیما و موشک که همگی زمان جابه جایی را از مبدا به مقصد به ترتیب کوتاه کردند. همه ی اینها برای ما یک کار انجام می دهند. ما را از جایی به جای دیگر می رسانند. یعنی جابه جایی فیزیکی که بسته به مقصد از دقیقه تا ساعتها در راه خواهیم بود.

ولی چه می شد اگر راهی وجود داشت که از منزل تا مغازه را بدون استفاده از خودرو طی می کردیم یا از حیاط خلوت منزل به ایستگاه فضایی می‌رفتیم آنهم بدون فضاپیما!؟ هم اکنون دانشمندانی هستند که روی چنین روش هایی در حال کار و تحقیق هستند. ترکیبی از انتقال موج (Telecommunication) و جابه جایی  (Transportation) که به صورت ترکیبی از این دو کلمه انتقال به راه دور (Teleportation) می‌نامیم. در این مطلب به مرور ازمایش هایی در این زمینه می پردازیم. انتقال به راه دور فوتون ها که به انجام رسیده و حتی خود شما هرکجا و هر زمانی که خواستید.

انتقال به راه دور یک جسم تبدیل به یک نقطه مادی و سپس فرستادن آن با جزییات اتمی اولیه و بازسازی دوباره آن در نقطه ای دیگر است. این یعنی فضا و زمان را میتوان از این سفر حذف کرد! پس در هر مکانی بدون تقاطع زمانی در فاصله فیزیکی این انتقال صورت می گیرد.

بسیاری از ما این ایده را همراه با ایده های شاید تخیلی دیگر در ذهن داشتیم که از سریال تلویزیونی استار ترک (Star Trek) داریم که بین سالهای 1966 تا 69 پخش میشد و این روزها فایلهای تصویری را در اینترنت می توانید پیدا کنید. این سریال براساس نوشته ژان رادنبری ساخته شده بود که این روزها نسخه های جدید آن هم ساخته شده و پخش می شود. در این  سری داستان ها کاپیتان کِرک، اسپاک، دکتر مک کوی و دیگرانی شخصیتهای داستان بودند که به سیارات مختلف به همین روش سفر می کردند و به سفینه فضایی معروفشان بنام انترپرایز باز می گشتند.

در سال 1993 ایده انتقال از راه دور از تخیل علمی به دنیای فیزیک نظری راه یافت. فیزیکدان نظری چارلز بِنِت (Charles Bennet) و تیمی از مرکز IBM نشان دادند که انتقال از راه دور کوانتمی کاملاً امکان پذیر است. ولی جسم اولیه که سفر می کند، نابود شده بود. یعنی جسمی ظاهر شد نبود. این تحول اول بار در همایش انجمن فیزیک آمریکا در مارس 1993 اعلام شد و یافته های این تیم در 29 مارس همان سال مجله Physical Review Letters منتشر شد. از آن زمان آزمایشهایی که با فوتون انجام شده این انتقال را تایید کرده اند.

آخرین آزمایش ها

در سال 1998 فیزیکدانان دانشگاه Caltech همراه با دو تیم اروپایی ایده های IBM را با موفقیت انجام دادند. فوتون ذره ای که انرژی حمل می کند همچنان مورد آزمایش بود. این گروه تواسنت ساختار اتمی فوتون را بخواند و اطلاعات آن را حدود 1 متر با کابل هم - محور فرستاده و فوتونی دیگر ظاهر کند. طبق پیش بینی فوتون اولیه همان فوتون نهایی نیست که ظاهر می شود. این یکی از قواعد مکانیک کوانتمی در مورد مشاهده ذرات بنیادی است. به دلیل اینکه تراز انرژی و برخی مشخصات کوانتمی آنها تغییر می کنند.

در این آزمایش اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به خوبی مورد استفاده قرار گرفت. یعنی سد اصلی برای این نوع انتقال ها؛ این اصل اجازه ی انتقال ذره با سرعتی بیش از فوتون یا همان سرعت نور را نمی دهد. اصل عدم قطعیت: « شما نمی توانید همزمان هم مکان و هم سرعت یک ذره را دقیق اندازه بگیرید. ولی اگر مکان آن را ندانید، چگونه می توانید این انتقال را انجام دهید؟ انتقال از راه دور اصل عدم قطعیت را نقض می کند. فیزیکدانان این تیم از روشی در کوانتم بنام تله (entanglement) استفاده کردند. در تله حداقل سه فوتون لازم است:

فوتون A: فوتون اولیه

فوتون B: فوتون درحال انتقال

فوتون C: فوتونی که با B در یکجا گیر می افتد.

اگر محققان فوتون A را بدون تله راهی این سفر کوتاه کنند، در واقع به آن ضربه ای وارد کرده و تغییرش می دهند. با گیر انداختن B و C در یکجا، می توانیم اطلاعات فوتون A را استخراج کنیم، و بقیه ی اطلاعات از همان تله به B منتقل می شود و سپس به C. وقتی محققان اطلاعات را از A به C می رسانند، دقیقاً همان فوتون A  را در واقع تولید کرده اند. بااین حال فوتون A دیگر وجود خارجی ندارد و اطلاعات آن به C فرستاده شده است.

 به عبارت دیگر، وقتی باریکه نور کاپیتان کِرک به سیاره ای مجهول می رسد، تحلیل اتمی ساختار اون که از اتاق انتقال به محلب مورد نظرش رسیده، و کِرک المثنی یا نسخه دوم خودش تولید شده و اولی از بین رفته است.

در سال 2002 محققان در دانشگاه ملی استرالیا باریکه لیزر را جابه جا کردند. یکی از آخرین و موفق ترین ازمایش ها در 4 اکتبر 2006 در مؤسسه نيلز بوهر در کپنهاگ توسط دکتر اوگن پولتزيک و تيمش انجام شده که باريکه ليزر را در ابر الکتروني نگه داشتند! پولتزيک ميگويد: «يک قدم پيش رفته ايم، چون براي اولين بار جابه جايي نور و ماده را انجام داديم. دو جسم متقاوت داريم. يکي اطلاعات حمل مي کند و ديگري محيط نگهداري اطلاعات است. اين اطلاعات حدود نيم متر جابه جا شده اند.

انتقال از راه دور کوانتمي اساس اطلاعات کوانتمي را حفظ مي کند.

 پروفسور ساموئل برانشتاين، از دانشگاه ولز، چنين شبکه کوانتمي را اينترنت کوانتمي مي نامد. اين فناوري ممکن است روزي رايانه هاي کوانتمي را بسازد و داده ها بارها و بارها با سرعتي بسيار بيش از امروز منتقل شوند.

انتقال انسان

ما هنوز سالها با فناوري ماشين هاي انتقال به راه دور فاصله داريم که در سريال استارترک و فضاپيماي انترپرايز انجام ميشد. قوانين فيزيک ممکن است اين روش را غيرممکن بدانند که شخصي همزمان دوجا باشد که خودش به معناي سفر با سرعت نور است.

براي اينکه شخصي منتقل شود، بايد ماشيني بسازيم که بتواند او را نقطه اي کرده و همه ي ۱۰ به نماي ۲۸ اتمش را تجزيه کند و اين اطلاعات را به مکاني ديگر بفرستد. مولکول ها نميتوانند حتي يک ميلي متر انطرف تر از جايي که در بدن بودند بازسازي شوند و شخص مثل قبل به مقصد برسد. زير اثرات روانشناختي و عصبي دارد.

در اپيزودهاي استارتِرِک اين انتقال با دستگاهي بنام ناقل انجام مي شد. يک صفحه بود که شخصيت هاي روي آن مي ايستادند و اسکاتي (يکي ديگر از شخصيت ها) سوئيچي را مي زد و آنها از اتاق به جاي ديگري نقل مکان مي کردند. اين ماشين بعد از انتقال براي هر اتم از هر شخص روي ان صفحه قفل ميشد تا موج انتقالي ان مولکول ها را به هر جايي که مي خواهند بروند، جابه جا کند. به همين دليل وقتي مي خواستند ناپديد شوند، در جايي که ظاهر مي شدند به همان صورتي بودند که اول ايستاده بودند.

اگر وجود چنين ماشيني ممکن بود، متاسفانه ميشد واقعاً جابه جا شد! بيشتر شبيه فکس که دقيقا نسخه‌اي از شخص آن طرف کپي ميشد، البته با دقت بيشتري از فکس. وي براي نسخه اصلي چه اتفاقي مي‌افتد؟ يه نظريه برآن است که انتقال به راه دور ترکيبي از ديجيتالي کردن و شبيه سازي ژنتيک است.

در اين شبيه سازي بيوديجيتالي، مسافر در يک صحنه خواهد مرد. نسخه هاي اصلي ذهن و بدن ديگر وجود خارجي ندارند.  بجاي آن ساختار اتمي شان در مکاني ديگر دوباره بازسازي مي شود و فرايند ديجيتالي شدن حافظه، رفتارها و اميدها و آرزوهايش را مي سازد. بنابراين مسافر همچنان وجود دارد، ولي آنها در بدني جديد خواهند بود که درست مثل بدن قبلي است، و با همان اطلاعات ساخته شده است.

ولي مانند همه فناوري ها، دانشمندان براين ايده اطمينان دارند و مي خواهند اين ايده را پياده سازي کنند و شايد روزي روشهاي ديگري هم ابداع شد. روزي شما شايد بتوانيد از دفتر کارتان به سياره اي در کهکشاني ديگر برويد مثل سياره X و بنشينيد و شامي بخوريد و ن مسافرت در حد باز کردن دهانتان براي گفتن يک کلمه طول بکشد!

از زمانی که اولین بار چرخ اختراع شد، حدود 5000 سال می گذرد و بعدها بشر توانست راه ها و وسایل مختلفی برای انتقال مکانی خود از جایی به جای دیگر اختراع کند. کالسکه، دوچرخه، خودرو، هواپیما و موشک که همگی زمان جابه جایی را از مبدا به مقصد به ترتیب کوتاه کردند. همه ی اینها برای ما یک کار انجام می دهند. ما را از جایی به جای دیگر می رسانند. یعنی جابه جایی فیزیکی که بسته به مقصد از دقیقه تا ساعتها در راه خواهیم بود.

ولی چه می شد اگر راهی وجود داشت که از منزل تا مغازه را بدون استفاده از خودرو طی می کردیم یا از حیاط خلوت منزل به ایستگاه فضایی می‌رفتیم آنهم بدون فضاپیما!؟ هم اکنون دانشمندانی هستند که روی چنین روش هایی در حال کار و تحقیق هستند. ترکیبی از انتقال موج (Telecommunication) و جابه جایی  (Transportation) که به صورت ترکیبی از این دو کلمه انتقال به راه دور (Teleportation) می‌نامیم. در این مطلب به مرور ازمایش هایی در این زمینه می پردازیم. انتقال به راه دور فوتون ها که به انجام رسیده و حتی خود شما هرکجا و هر زمانی که خواستید.

انتقال به راه دور یک جسم تبدیل به یک نقطه مادی و سپس فرستادن آن با جزییات اتمی اولیه و بازسازی دوباره آن در نقطه ای دیگر است. این یعنی فضا و زمان را میتوان از این سفر حذف کرد! پس در هر مکانی بدون تقاطع زمانی در فاصله فیزیکی این انتقال صورت می گیرد.

بسیاری از ما این ایده را همراه با ایده های شاید تخیلی دیگر در ذهن داشتیم که از سریال تلویزیونی استار ترک (Star Trek) داریم که بین سالهای 1966 تا 69 پخش میشد و این روزها فایلهای تصویری را در اینترنت می توانید پیدا کنید. این سریال براساس نوشته ژان رادنبری ساخته شده بود که این روزها نسخه های جدید آن هم ساخته شده و پخش می شود. در این  سری داستان ها کاپیتان کِرک، اسپاک، دکتر مک کوی و دیگرانی شخصیتهای داستان بودند که به سیارات مختلف به همین روش سفر می کردند و به سفینه فضایی معروفشان بنام انترپرایز باز می گشتند.

در سال 1993 ایده انتقال از راه دور از تخیل علمی به دنیای فیزیک نظری راه یافت. فیزیکدان نظری چارلز بِنِت (Charles Bennet) و تیمی از مرکز IBM نشان دادند که انتقال از راه دور کوانتمی کاملاً امکان پذیر است. ولی جسم اولیه که سفر می کند، نابود شده بود. یعنی جسمی ظاهر شد نبود. این تحول اول بار در همایش انجمن فیزیک آمریکا در مارس 1993 اعلام شد و یافته های این تیم در 29 مارس همان سال مجله Physical Review Letters منتشر شد. از آن زمان آزمایشهایی که با فوتون انجام شده این انتقال را تایید کرده اند.

آخرین آزمایش ها

در سال 1998 فیزیکدانان دانشگاه Caltech همراه با دو تیم اروپایی ایده های IBM را با موفقیت انجام دادند. فوتون ذره ای که انرژی حمل می کند همچنان مورد آزمایش بود. این گروه تواسنت ساختار اتمی فوتون را بخواند و اطلاعات آن را حدود 1 متر با کابل هم - محور فرستاده و فوتونی دیگر ظاهر کند. طبق پیش بینی فوتون اولیه همان فوتون نهایی نیست که ظاهر می شود. این یکی از قواعد مکانیک کوانتمی در مورد مشاهده ذرات بنیادی است. به دلیل اینکه تراز انرژی و برخی مشخصات کوانتمی آنها تغییر می کنند.

در این آزمایش اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به خوبی مورد استفاده قرار گرفت. یعنی سد اصلی برای این نوع انتقال ها؛ این اصل اجازه ی انتقال ذره با سرعتی بیش از فوتون یا همان سرعت نور را نمی دهد. اصل عدم قطعیت: « شما نمی توانید همزمان هم مکان و هم سرعت یک ذره را دقیق اندازه بگیرید. ولی اگر مکان آن را ندانید، چگونه می توانید این انتقال را انجام دهید؟ انتقال از راه دور اصل عدم قطعیت را نقض می کند. فیزیکدانان این تیم از روشی در کوانتم بنام تله (entanglement) استفاده کردند. در تله حداقل سه فوتون لازم است:

فوتون A: فوتون اولیه

فوتون B: فوتون درحال انتقال

فوتون C: فوتونی که با B در یکجا گیر می افتد.

اگر محققان فوتون A را بدون تله راهی این سفر کوتاه کنند، در واقع به آن ضربه ای وارد کرده و تغییرش می دهند. با گیر انداختن B و C در یکجا، می توانیم اطلاعات فوتون A را استخراج کنیم، و بقیه ی اطلاعات از همان تله به B منتقل می شود و سپس به C. وقتی محققان اطلاعات را از A به C می رسانند، دقیقاً همان فوتون A  را در واقع تولید کرده اند. بااین حال فوتون A دیگر وجود خارجی ندارد و اطلاعات آن به C فرستاده شده است.

 به عبارت دیگر، وقتی باریکه نور کاپیتان کِرک به سیاره ای مجهول می رسد، تحلیل اتمی ساختار اون که از اتاق انتقال به محلب مورد نظرش رسیده، و کِرک المثنی یا نسخه دوم خودش تولید شده و اولی از بین رفته است.

در سال 2002 محققان در دانشگاه ملی استرالیا باریکه لیزر را جابه جا کردند. یکی از آخرین و موفق ترین ازمایش ها در 4 اکتبر 2006 در مؤسسه نيلز بوهر در کپنهاگ توسط دکتر اوگن پولتزيک و تيمش انجام شده که باريکه ليزر را در ابر الکتروني نگه داشتند! پولتزيک ميگويد: «يک قدم پيش رفته ايم، چون براي اولين بار جابه جايي نور و ماده را انجام داديم. دو جسم متقاوت داريم. يکي اطلاعات حمل مي کند و ديگري محيط نگهداري اطلاعات است. اين اطلاعات حدود نيم متر جابه جا شده اند.

انتقال از راه دور کوانتمي اساس اطلاعات کوانتمي را حفظ مي کند.

 پروفسور ساموئل برانشتاين، از دانشگاه ولز، چنين شبکه کوانتمي را اينترنت کوانتمي مي نامد. اين فناوري ممکن است روزي رايانه هاي کوانتمي را بسازد و داده ها بارها و بارها با سرعتي بسيار بيش از امروز منتقل شوند.

انتقال انسان

ما هنوز سالها با فناوري ماشين هاي انتقال به راه دور فاصله داريم که در سريال استارترک و فضاپيماي انترپرايز انجام ميشد. قوانين فيزيک ممکن است اين روش را غيرممکن بدانند که شخصي همزمان دوجا باشد که خودش به معناي سفر با سرعت نور است.

براي اينکه شخصي منتقل شود، بايد ماشيني بسازيم که بتواند او را نقطه اي کرده و همه ي ۱۰ به نماي ۲۸ اتمش را تجزيه کند و اين اطلاعات را به مکاني ديگر بفرستد. مولکول ها نميتوانند حتي يک ميلي متر انطرف تر از جايي که در بدن بودند بازسازي شوند و شخص مثل قبل به مقصد برسد. زير اثرات روانشناختي و عصبي دارد.

در اپيزودهاي استارتِرِک اين انتقال با دستگاهي بنام ناقل انجام مي شد. يک صفحه بود که شخصيت هاي روي آن مي ايستادند و اسکاتي (يکي ديگر از شخصيت ها) سوئيچي را مي زد و آنها از اتاق به جاي ديگري نقل مکان مي کردند. اين ماشين بعد از انتقال براي هر اتم از هر شخص روي ان صفحه قفل ميشد تا موج انتقالي ان مولکول ها را به هر جايي که مي خواهند بروند، جابه جا کند. به همين دليل وقتي مي خواستند ناپديد شوند، در جايي که ظاهر مي شدند به همان صورتي بودند که اول ايستاده بودند.

اگر وجود چنين ماشيني ممکن بود، متاسفانه ميشد واقعاً جابه جا شد! بيشتر شبيه فکس که دقيقا نسخه‌اي از شخص آن طرف کپي ميشد، البته با دقت بيشتري از فکس. وي براي نسخه اصلي چه اتفاقي مي‌افتد؟ يه نظريه برآن است که انتقال به راه دور ترکيبي از ديجيتالي کردن و شبيه سازي ژنتيک است.

در اين شبيه سازي بيوديجيتالي، مسافر در يک صحنه خواهد مرد. نسخه هاي اصلي ذهن و بدن ديگر وجود خارجي ندارند.  بجاي آن ساختار اتمي شان در مکاني ديگر دوباره بازسازي مي شود و فرايند ديجيتالي شدن حافظه، رفتارها و اميدها و آرزوهايش را مي سازد. بنابراين مسافر همچنان وجود دارد، ولي آنها در بدني جديد خواهند بود که درست مثل بدن قبلي است، و با همان اطلاعات ساخته شده است.

ولي مانند همه فناوري ها، دانشمندان براين ايده اطمينان دارند و مي خواهند اين ايده را پياده سازي کنند و شايد روزي روشهاي ديگري هم ابداع شد. روزي شما شايد بتوانيد از دفتر کارتان به سياره اي در کهکشاني ديگر برويد مثل سياره X و بنشينيد و شامي بخوريد و ن مسافرت در حد باز کردن دهانتان براي گفتن يک کلمه طول بکشد!