برای اولین بار تله پورت فوتون به مدار زمین انجام شد

MacTavish · 31/8/19

تله پورت یا دورنوردی از جمله پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی است. حال برای اولین بار، محققان توانستند فوتونی را در فاصله زمین تا یک ماهواره تله پورت کنند.

سال 1990 بود که دانشمندان بیان کردند که تله پورت یا دورنوردی یا در تعریف عام آن طی الارض ذرات، توسط مکانیک کوانتومی امکان‌پذیر است. پس از آن، این فرآیند به کاری رایج در آزمایشگاه‌های اپتیک کوانتومی در سراسر دنیا تبدیل شد. سال گذشته نیز، دو گروه به صورت جداگانه، اولین تله پورت کوانتومی را خارج از یک آزمایشگاه انجام دادند.

اکنون، محققانی از کشور چین، چندین گام فراتر نهاده‌اند: آنها توانستند تا یک فوتون را از روی زمین به ماهواره‌ای که در 500 کیلومتری سطح زمین در گردش بود، تله پورت کنند.

این ماهواره، به نام Micius، توانایی آشکارسازی حالت‌های کوانتومی یک تک فوتون که از زمین به آن ارسال می‌شود را داراست. این گروه نه تنها توانستند که رکورد تله پورت را به فاصله زمین و مدار 500 کیلومتری آن افزایش دهند، بلکه ایجاد یک شبکه زمین به ماهواره مبتنی بر - پورت را برای نخستین بار ایجاد کردند.

تیم چینی این پروژه می‌گوید:

تله پورت در فواصل دور، عنصری اساسی در شبکه‌های مقیاس وسیع کوانتومی است. تله پورت‌های قبلی به فواصلی کمتر از 100 کیلومتر محدود می‌شد. چرا که فوتون‌ها در فیبرهای اپتیکی از بین می‌رفتند.

تله پورت یا دورنوردی چیست؟

تله پورت به درهم‌تنیدگی (entanglement) کوانتومی وابسته است. درهم‌تنیدگی نیز حالتی است که یک جفت از ذرات کوانتومی ، مانند فوتون‌ها، با ویژگی‌های کوانتومی یکسان، در یک لحظه و یک مکان تولید می‌شوند. به این صورت این جفت فوتون، وحود کاملا یکسانی را تجربه می‌کنند. یعنی اگر آنها را به میزان زیادی از هم دور کنیم، تغییر ویژگی یکی از آنها به صورت آنی به ذره دیگر منتقل می‌شود و آن ذره نیز ویژگی جدید را به خود می‌گیرد. در این تغییرات، فاصله دو ذره از هم هیچ اهمیتی ندارد.

از این ویژگی می توان برای انتقال اطلاعات کوانتومی بهره گرفت. به این صورت که با بارگذاری اطلاعات در ذره‌ای که روی زمین است، می‌توان آن اطلاعات را به صورت آنی به ذره‌ای واقع در هزاران کیلومتر دورتر منتقل کرد.

طی این پژوهش، تیم چینی بر روی زمین جفت‌هایی از فوتون را با نرخ 4 هزار زوج در هر ثانیه تولید کرد. سپس نیمی از این فوتون‌ها به صورت باریکه‌ای به ماهواره موردنظر ارسال شدند و نیمه دیگر روزی زمین باقی ماندند. در نهایت این تیم شروع به اندازه‌گیری برخی از خواص فوتون‌های روی زمین و همچین فوتون های موود در ماهواره پرداخت تا از درهم‌تنیدگی آنها اطمینان یابد.

باید این مورد زا ذکر کرد که این فرآیند همچنان محدودیت های بزرگی دارد. به طور مثال، انتقال و تله پورت هر جسم بزرگی فعلا نشدنی است. تئوری نیز به ما می‌گوید که فاصل در این فرآیند اهمیتی ندارد. اما در عمل، ارتباط شکل‌گرفته بین دو عضو تله‌پورت شده بسیار شکننده است و به راحتی می‌تواند از بین برود.

با این حال، موفقیت این پژوهش از اهمیت بسیاری برخوردار است. هم از لحاظ رکورد زدن در مسافت انتقالی و هم از نظر اولین ارتباط زمین به ماهواره، هر دو مورد بسیار مهم بوده‌اند. درواقع این اولین گام برای ایجاد یک شبکه جهانی اینترنت کوانتومی است.