עלילות החתול של שרדינגר והייזנברג והטלפורטר של פוראסאווה

לפני חודש חוקרים השיגו פריצת דרך בתקשורת קוונטית ובחישוביות קוונטית. החוקרים מבית הספר להנדסה ולטכנולוגית מידע מאוניברסיטת ויילס החדשה אשר בסידני, אוסטרליה וקבוצת חוקרים מהמחלקה לפיסיקה יישומית באוניברסיטת טוקיו ביפן השתמשו בטלפורטר וממשו טלפורטציה קוונטית והתקרבו כמה שניתן למצבי החתול של שרדינגר: סופרפוזיציה של מצבים אופטיים קוהרנטיים. יש גם מצבי חתלתול קוונטיים (מיאו…).

טלפורטציה היא המעבר של מידע ממקום אחד לאחר מבלי שהמידע יעבור דרך תווך פיזיקאלי. הסבר כאן.

החוקרים ממשו שזירה קוונטית בעולם טכנולוגית המצבים הלא גאוסיאנים. כאשר מדובר במערכות תקשורת קוונטיות, שמבוססות על המימוש של שזירה קוונטית בין שתי מערכות פיזיקאליות מרוחקות, התהליך שבאמצעותו המערכות המרוחקות נשזרות קשור ברעש. בעת המעבר, הרעש גורם לירידה מתמדת באיכות השזירה הקוונטית, וזו יכולה בסופו של דבר גם להעלם. ולכן מימוש הטלפורטציה קשור בבקרה על הרעש באמצעים שמממשים את השזירה.

במידה שמצליחים להתגבר על המצבים הגאוסיאנים ניתן להשיג התקדמות ניכרת בתקשורת קוונטית לטווח רחוק. מצבים לא גאוסיאנים מגבירים את איכות השזירה ואת הטלפורטציה. החוקרים הצליחו למזג בין טכניקת יצירת מצבי חתול על ידי הפחתה של פוטונים מהקרן הגאוסיאנית של הפוטונים השזורים לבין טכניקה שמסוגלת ליצור מצבים לא גאוסיאנים. הם בנו טלפורטר שממזג בין שתי הטכנולוגיות והוא ממוקם במעבדה של פרופ’ אקירה פוראסאווה, Akira Furusawa, במחלקה לפיסיקה יישומית באוניברסיטת טוקיו:

 

 

 

 

 

 

 

 

פרוטוקול התקשורת הקוונטי של פרופ’ פוראסאווה מבוסס על טלפורטציה שהתגלתה כבר למעשה ב-1993 בתחום עיבוד המידע הקוונטי. הפרופ’ ניסה לשכלל את המהלך וטכנולוגית הניסוי, וגם כמובן בוצעו ניסויים בסוגי טלפורטציה קוונטית כבר קודם. אולם המידע שהועבר השתנה במעט בעת המעבר. ולכן טלפורטציה כזו לא הייתה מספיק אמינה בשביל חישוב קוונטי. הבעיה הייתה ונותרה הרעש בעת מעבר המידע.

הטלפורטציה של פרופ’ פוראסאווה מבוצעת במהלך של שלושה שלבים:

1) בכניסה של הטלפורטר הנסיינים יוצרים מצבי חתול, נגיד שני פוטונים בסופרפוזיציה. אנחנו לא יודעים האם החתול מת או חי. אנחנו לא יודעים באילו מצבים מצויים הפוטונים. מתקבלת קרן אפ”ר (מלשון ניסוי אינשטיין, פודולסקי רוזן). הקרן משוגרת לאליס (הגלאי הראשון). אליס מבצעת שתי מדידות. היא מקבלת שתי תוצאות לגבי המיקום והתנע. פעולת המדידה הזו של אליס מוציאה את הפוטונים ממצב הסופרפוזיציה. בגלל שהמצב של הפוטון הראשון קשור בצורה בלתי הפיכה בזה של הפוטון השני, המדידה בהכרח מאלצת את הפוטון השני למצב קומפלמנטארי.

2) אחר כך בוב (הגלאי השני) מקבל בערוץ קלאסי את המדידות של אליס. הוא יכול תיאורטית לשחזר במדויק את המידע המקורי שהיה אצל אליס. לפי המדידה של הנתונים בחלקיק אחד של קרן האפ”ר, אפשר לשחזר במדויק של הנתונים של האחר.  

3) השלב האחרון הוא ויקטור (גלאי בטכניקת optical homodyne tomography) ביציאת הטלפורטר. התפקיד של ויקטור הוא לגלות האם המכונה בכלל עובדת. בוב ואליס לא יודעים מהו סיגנל הכניסה. עדיף שבדיקת הטלפורטציה תתרחש בלא ידיעה מוקדמת של סיגנל הכניסה.

והנה משהו נחמד על שרדינגר והייזנברג, שמספר קורצוויל.

שרדינגר והייזנברג נוהגים במכונית והייזנברג אומר: “אני חושב שבדיוק דרסנו חתול”.

“האם הוא מת” שואל שרדינגר.

“אני לא יכול להיות בטוח”, אומר הייזנברג.

הייזנברג ושרדינגר נוהגים שוב במכונית ועוצר אותם שוטר. השוטר שואל אותם: “האם אתם יודעים כמה מהר נהגתם?” והייזנברג עונה: “ובכן, לא ממש, אבל אני יכול לומר לך בדיוק היכן אני נמצא”.

השוטר חושד בתשובה המוזרה של הייזנברג ומתחיל לחפש במכונית של השניים, ואז הוא מוצא חתול מת בתא המטען של המוכנית. הוא אומר, “האם אתם יודעים שיש לכם חתול מת בתא המטען?” ושרדינגר עונה, “ובכן, עכשיו אני יודע”.

Advertisements

2 thoughts on “עלילות החתול של שרדינגר והייזנברג והטלפורטר של פוראסאווה

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