טלפורטציה לאטומים לפי המודל של מסע בין כוכבים

טלפורטציה בפיזיקה נוסח מסע בין כוכבים

לכבוד פסטיבל המדע בדיוני אייקון “מהפכות” שיערך מה-14 לאוקטובר בסוכות, מובאת רשימה על טענה למימוש פיזיקאלי של רעיון הטלפורטציה –  האם מדובר כאן במהפכה אמיתית?

רעיון הטלפורטציה, כפי שהוא מופיע בסדרת המדע בדיוני “מסע בין כוכבים“, עתה ממומש פיזיקאלית עבור אטומים.

כרגיל, ללא אלברט אינשטיין שלנו… וגם בוז לא ניתן היה לממש את הרעיון…

אינשטיין ובוז

הכל התחיל עוד ב-2002:

Australian teleport breakthrough
Lab, ANU

האם המחקר יוביל לתקשורת טובה יותר? כך שאלו ב-2002


It is a long way from Star Trek, but teleportation – the disembodiment of an object in one location and its reconstruction in another – has been successfully carried out in a physics lab in Australia. Scientists at the Australian National University (ANU) made a beam of light disappear in one place and reappear in another a short distance away. The achievement confirms that in theory teleportation is possible, at least for sub-atomic particles; whether it can be done for larger systems, such as atoms, remains to be seen.

 

Q&A: Teleportation

 

Star Trek's Spock 

Australia National University scientists have been able to teleport the light from a laser from one part of a laboratory to another. BBC News Online Science Editor, Dr David Whitehouse, answers some basic questions about teleportation.

Moving beams of light around sounds like a clever trick, is it relevant to me?

No beaming up like Spock and co just yet
 
ב-2004 המשיכו לעבוד באוניברסיטה הלאומית האוסטרלית על טלפורטציה נוסח מסע בין כוכבים. החוקרים הצליחו להעביר בטלפורטציה קרן אור מחלק אחד של המעבדה לאחר. ואז באותה תקופה התחילו לחשוב בעתיד על טלפורטציה של אטום בודד, מולקולה, אולי כמה עשרות אטומים… או טלפורטציה של וירוס. זה יהיה הישג מדעי מרשים. האם זה יהיה טרנספורטר חומרי יעיל? כיצד אם כן טרנספורטר כזה יפעל בחיים? והאם אי פעם נוכל להשתמש בטרנספורטר כדי לשגר בני אדם? מסובך קצת כי כדי לשגר בן אדם שלם יש לדעת את המיקום המדויק והתנועה של כל אטום ואטום באדם המשוגר. זה בערך כמה?… מאה אלף מיליון מיליון מיליון… אטומים. טוב, גוגל אטומים. ולכן כדי לשלוח את המידע לאורך מערכות המידע הכי מהירות שיכולות להיות יקח לנו מאה מיליון… מיליון פעם – הרבה יותר זמן מהגיל של היקום שלנו (שהוא בערך 15 אלף מיליון שנה). נניח היפותטית שזה יהיה אפשרי ללא טעויות. או אז ישנה השאלה המשפטית והאתית בנוגע להאם מותר בכלל להרוס אדם לפרודותיו וגורמיו כדי רק להכניסו לטרנספורטר ולבצע לו טלפורטציה למקום אחר בעולמנו או יקומנו ואז לבנותו מחדש – שכן הדבר עלול להחשב לרצח או צורות אחרות של הרג. או לחילופין תתכן השאלה לגבי האדם שעבר טלפורטציה ויצא בטרנספורטר בכיוון השני, האם הוא-הוא אכן אותו האדם המקורי שנכנס אליו? זוהי גם סוגיה פילוסופית-אתית שיש לתת עליה את הדעת.
קראו עתה אודות המהלך של האוסטרלים מ-2007 וראו שלגבי אטומים השאלה הזו של מקוריות האטומים “הנכנסים והיוצאים” יכולה לעלות.
ב-2007 המדענים האוסטרלים גילו שיטה שיכולה לגרום לאטומים לעבור טלפורטציה בין סידני לעיר בשם פרט; ובכך לטענתם הם החלו לסלול את הדרך בעתיד למסע דמוי הסדרה “מסע בין כוכבים”.

הטרנספורטר – לאן הוא יוביל אותנו?

עד כה הצליחו מדענים להגיע לטלפורטציה אבל הפיתוח היה רחוק מהטרנספורטרים שבהם השתמשו ז’אן לוק פיקרד וקפטן קירק במסע בין כוכבים:

Michio Kaku on Teleportation – סרט

מה אתם אומרים, האם יש משהו בגילוי?

אומרים לנו המדענים האוסטרלים:

We propose a scheme which allows an atom laser beam to disappear at one location and reappear at another”.

השיטה של 2007 קשורה בקירור קבוצה של אטומים ואז יורים לייזרים על האטומים, וזה גורם לאטומים “להופיע כנעלמים” בטרם מעבירים אותם לאורך סיבים אופטיים במהירות האור למיקום אחר שם הם יכולים להיות משוחזרים. הדרך ה”פשוטה” של העברת אטומים פותחה על ידי הפיזיקאים מורי אולסן, אשטון ברדלי וסימון הינה – כולם מהמרכז למועצה למחקר לאופטיקה אטומית קוונטית וגם ג’וזף הופ מ-ANU (Australian National University). השיטה היא מאוד דומה לשיטה שמתוארת בסדרת המדע בדיוני “מסע בין כוכבים” – בה משתמשים הדמויות בטלפורטציה כאמצעי תנועה אל ומהחללית USS אנטרפריז:

עוד מעט נעלם…

USS Enterprise, (NCC-1701

NASA intended to name its first orbiter “Constitution,” but after a letter-writing campaign, the agency renamed it “Enterprise” after the fictional spaceship. This lunch box commemorates NASA’s version, not Captain Kirk’s.

Teleport

Dr Murray Olsen (front) and Dr Simon Haine said their method of teleporting could be used in labs within four years. Pic: Chris Stacey/The University of Queensland
  • Australian boffins find way to teleport atoms
  • Researcher compares it to Star Trek beaming
  • Method involves lasers, extremely cold temperatures
  •  
    האטומים מקוררים לכמעט טמפרטורת האפס המוחלט, או לטמפרטורה של מינוס מאתיים שבעם ושלוש מעלות צלסיוס. במיליארדית המעלה מעל לטמפרטורה זו, כל האטומים מתחילים להתנהג אותו הדבר. ואז המדענים הולמים בהם בשני לייזרים. אם מקררים את האטומים מספיק בעיבוי, הם כולם יכנסו לאותו מצב קוונטי. כאשר כמה אלפי אטומים חופפים ומכים בהם בעזרת הלייזר הם בעקרון “נעלמים”, מסביר אולסן. ניתן אז להשתמש בסיב אופטי כדי להעביר את הסיגנל במהירות האור לעיבוי שני במיקום אחר (חדר או בנין שני או מדינה שנייה). כך, מסביר אולסן, מגיעים לדבר הקר ביותר ולדבר המהיר ביותר. מה זאת אומרת? ביתר פירוט. כיצד המהלך עובד מבינה פיזיקאלית?

    ההבדל בין המהלך של האוסטרלים לבין מה שמכונה “טלפורטציה קוונטית” הוא שהמהלך של האוסטרלים לא דורש שהשולח והמקבל יחלקו מצבים מאורסים או מסובכים .(entangled states) כי אין הליך מדידה שמעורב בשליחת המידע. במהלך של האוסטרלים השולח והמקבל זקוקים למאגר של אטומים מאוד קרים במצב שקרוי עיבוי בוז-אינשטיין Bose-Einstein condensate (BEC)

    עיבוי בוז-איינשטיין

    זהו מצב של החומר שמופיע כאשר האטומים מתנהגים בטמפרטורה מאוד קרה – בערך 100 מיליארדית מעלות מעל האפס המוחלט, עקב התופעה שידועה כהגברה או Bose-Enhancement כל האטומים שואפים לפעול באותה הדרך. זה גורם להם לפעול כמו גל חומרי אחד מקרוסקופי, במקום כאוסף של אטומים אינדיבידואלים. עד כאן הסבר כללי.

    מה הרעיון שעומד מאחורי הטלפורטציה של הפיזיקאים האוסטרלים?

    1)   אם שולחים פולס של אטומים (נכנהו “הפולס האטומי המקורי“) לעבר עיבוי לכוד, (BEC,( אטומים שהם מאוד קרים במצב של עיבוי בוז-אינשטיין,

    2)    ומאירים אותם בקרן לייזר בקרה, זה מעורר את האטומים שבפולס לפעול באותה הדרך כמו האטומים שכבר לכודים ב-BEC.

    3)    הליך זה גורם לפליטת פוטון.

    4)    מכיוון שלכל האטומים אשר ב-BEC יש תנע מוגדר היטב, הפוטונים הנפלטים יעקבו אחר אותו הכיוון ויצרו קרן סיגנל. ניתן לסדר את המיקום והתנע של כל אטום (מידע קוונטי) ולקודד אותם על גבי קרן הסיגנל, תוך שמכוונים בזהירות את העוצמה ואת אורך הגל של קרן הבקרה.

    5)    קרן הסיגנל אז נשלחת ל-BEC  שני,

    6)    שגם אותו מאירים בעזרת קרן לייזר בקרה.

    7)    האטומים הלכודים ב-BEC  בולעים את הפוטון מקרן הסיגנל, וכתוצאה מאולצים לפלוט את הפוטון לקרן הבקרה.

    8)    עקב התנע של שחרור הפוטונים, האטומים נזרקים החוצה מה-BEC. אטומים אלה מכילים את המידע הקוונטי של הפולס האטומי המקורי שהועבר לפולס החדש, כאשר אפקטיבית הוא מבצע טלפורטציה לפולס האטומים המקורי.  

    לאט, לאט… עדיין לא נראה אנשים עוברים טלפורטציה בעזרת השיטה הזו. מדובר באטומים שניתן בעזרת השיטה הזו לשחזרם טוב יותר משיטות אחרות ברגע שמעבירים אותם ביחס לתיאורית ה-   .entanglement

     

     

     

     

    Advertisements

    Leave a Reply

    Fill in your details below or click an icon to log in:

    WordPress.com Logo

    You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

    Twitter picture

    You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

    Facebook photo

    You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

    Google+ photo

    You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

    Connecting to %s