مفهوم IKAROS الياباني للشراع الشمسي في نظام Star Starلقد ناقشنا بالفعل مشروع يوري ميلنر وستيفن هوكينج ،
Breakthrough Starshot ، لإرسال سفينة فضائية إلى نظام شمسي آخر موجود في مجرتنا. وعلى الرغم من أن مجموعة كبيرة من الليزر يمكنها ، من حيث المبدأ ، إرسال سفن خفيفة بحجم رقاقة صغيرة إلى نجم آخر بسرعة 20٪ من سرعة الضوء ، إلا أنه من غير الواضح كيف ستنقل هذه الأجهزة المحرومة من مصادر الطاقة رسائل إلينا عبر مساحات شاسعة. يعتقد أوليفييه مانويل أنه وجد مخرجًا:
هذا افتراض جريء ، ولكن هل من الممكن استخدام التشابك الكمي لإرسال الرسائل؟
يجدر النظر في هذه الفرصة. دعونا نلقي نظرة على هذه الفكرة.
تخيل أن لديك عملتين ، يمكن رسم كل منهما برؤوس أو ذيول. واحد معك ، والآخر معي ، ونحن بعيدون جدًا. نرميهم ونقبض عليهم ونضعهم على الطاولة. عندما ننظر إلى العملة ، نتوقع أن يكون لكل منا فرصة 50/50 لفتح النسر و 50/50 إلى ذيول. في الكون العادي وغير المتشابك ، لن تعتمد نتائجنا معك على بعضها البعض. إذا حصلت على نسر ، فلا يزال لدي فرصة 50/50 في الحصول على نسر أو ذيول. ولكن في ظل ظروف خاصة ، يمكن أن تكون النتائج مربكة ، أي عندما تسقط نسرًا ، يمكنك أن تكون متأكدًا بنسبة 100 ٪ من أن لديّ ذيول - حتى قبل أن أخبرك. ستعرف هذا على الفور ، حتى لو كانت هناك سنوات ضوئية بيننا.
اختبار الجرس الميكانيكي الكمي للجسيمات ذات الدوران نصف الصحيحفي فيزياء الكم ، ليست الخلط بين العملات المعدنية ، ولكن الجسيمات الفردية أو الإلكترونات أو الفوتونات ، وبعد ذلك ، على سبيل المثال ، يحتوي كل فوتون على دوران +1 أو -1. إذا قمت بقياس دوران أحدهما ، يمكنك على الفور التعرف على دوران الآخر ، حتى لو كان نصف الكون متباعدًا. حتى تقيس دوران هذه الجسيمات ، فإنها ستوجد في حالة غير محددة ؛ ولكن عند قياس واحد ، سوف تتعرف على الفور على الثاني. على الأرض ، أجرينا تجربة حيث تم فصل اثنين من الفوتونات المتشابكة لعدة كيلومترات ، وقمنا بقياس دورانها بفاصل زمني أقل من بضعة نانو ثانية. وجدنا أنه إذا تبين أن أحدهم هو +1 ، فإننا نعلم أن الآخر أسرع -1000 مرة من سرعة الضوء التي تسمح لنا بإرسال هذه المعلومات.
دعونا نعود إلى سؤال أوليفييه: هل يمكن استخدام هذا الارتباك لنقل الرسائل من نظام نجم بعيد إلى نظامنا؟ من حيث المبدأ ، نعم ، إذا تم أخذ القياس المأخوذ في نقطة بعيدة كأحد أشكال الاتصال. ولكن عند الحديث عن الرسائل ، فأنت على الأرجح تعني أنك تريد معرفة شيء عن النقطة البعيدة. يمكنك ، على سبيل المثال ، الاحتفاظ بجسيم في حالة غير محددة ، وإرساله إلى نجم بعيد ، وتعيين مهمة العثور على كوكب صخري في المنطقة الصالحة للسكن. إذا وجد النظام الكوكب ، فإن القياس يجبر الجسيم على قبول الحالة +1 ، وإذا لم يجدها ، فإن القياس يعطي الجسيم الحالة -1.
لذلك ، يبدو أن الجسيم على الأرض ، عند قياسه ، سيكون إما في حالة -1 ، مما يعني أن المركبة الفضائية عثرت على كوكب صخري في المنطقة المأهولة ، أو في حالة +1 ، مما يعني أنه لا يوجد كوكب هناك . إذا كنت تعلم أن القياس قد حدث ، يجب أن تكون قادرًا على أخذ القياس الخاص بك واكتشاف حالة هذا الجسيم على الفور ، والذي ربما يكون على بعد سنوات ضوئية منك.
نمط الموجة أثناء مرور الإلكترونات عبر فتحتين. إذا قمنا بقياس أي فجوة معينة تمر بها الإلكترونات ، يتم انتهاك صورة التداخل الكمي.خطة رائعة ، ولكن بها مشكلة: التشابك يعمل فقط إذا سألت الجسيم: "ما هي حالتك؟". إذا قمت بإجبار جسيم متشابك على قبول حالة ، فسوف تنتهك التشابك ، ولن يعتمد القياس على الأرض على قياسات نجم بعيد. إذا قمت ببساطة بقياس حالة الجسيم البعيد ، سواء كان +1 أو -1 ، فإن قياسك على الأرض سيعطيك -1 أو +1 ، على التوالي ، وستعرف حالة النجم البعيد. ولكن إذا أجبرت جسيمًا بعيدًا على قبول حالة +1 أو -1 ، فهذا يعني ، بغض النظر عن النتيجة ، أن جسيمك على الأرض سيكون في حالة +1 أو -1 مع فرص 50/50.
تجربة محو الكمهذه واحدة من أكثر الخصائص الغامضة لفيزياء الكم: يمكن استخدام التشابك للحصول على معلومات حول أحد مكونات النظام عندما تعرف الحالة الكاملة ، وتقوم بقياس حالة مكون آخر ، ولكن ليس لإنشاء ونقل المعلومات من جزء من نظام متشابك إلى آخر. فكرة صعبة ، أوليفييه ، ولكن لا يوجد اتصال بسرعة أكبر من الضوء.
يتم الخلط بين تأثير التحريك الكمي والسفر أسرع من الضوء. في الواقع ، لا يتم نقل المعلومات بشكل أسرع من الضوءتشابك الكم هو خاصية مذهلة ، ويمكن استخدامه لأغراض مختلفة ، على سبيل المثال ، في نظام قفل / مفتاح مثالي. ولكن هل الاتصالات أسرع من الضوء؟ لفهم سبب استحالة ذلك ، تحتاج إلى فهم الخاصية الرئيسية لفيزياء الكم: إجبار جزء من نظام متشابك للانتقال إلى حالة معينة لا يسمح لك بالحصول على معلومات حول هذه الحالة عن طريق قياس الجزء المتبقي. كما يقول بيان نيلز بور الشهير:
إذا لم تصدمك ميكانيكا الكم بعد ، فأنت ببساطة لا تفهمها بعد.
يلعب الكون باستمرار النرد معنا ، مما يثير قلق آينشتاين العظيم. لكن الطبيعة تزعج حتى أفضل محاولاتنا للغش في هذه اللعبة. لو كان جميع القضاة مع المحكمين صارمين مثل قوانين فيزياء الكم!