מדע וטכנולוגיה

האם אי פעם נוכל לשגר את עצמנו ממקום למקום בעזרת טלפורט?

כשאתם שומעים את המילה "טלפורט" אתם בטח מדמיינים מעין תא, שבלחיצת כפתור אתם בבת אחת נעלמים מהמקום בו עמדתם ומופיעים בתא אחר ומרוחק. החדשות הטובות הן שתאורטית תהליך כזה יכול לקרות, החדשות הרעות הן שאנחנו רחוקים שנות אור מבחינה טכנולוגית, וככל הנראה האדם המשוגר יהפוך לעיסת אטומים.

צילום: TheDigitalArtist

כשאתם שומעים את המילה "טלפורט" אני מניח שאתם מדמיינים מעין תא עם מקום לעמוד בו, שבלחיצת כפתור או אולי במשיכת בידית אתם בבת אחת נעלמים מהמקום שבו עמדתם ומופיעים בתא אחר מרוחק משם, וכל זה מלווה באורות וזמזומים אלקטרונים. החדשות הטובות שתאורטית תהליך כזה יכול לקרות, החדשות הרעות הן שאנחנו רחוקים שנות אור מבחינה טכנולוגית ובשביל שהתהליך יעבוד האדם שמשוגר יצטרך להפוך לעיסת אטומים וכנראה יחווה סבל רב עד ש"יורכב" בצד השני.

צילום: jessica mullen

טלפורטציה או התעתקות בעברית, הוא תהליך שבו עובר גוף או חומר ממקום אחד לאחר, מבלי שהחומר עצמו עבר בתווך שבין שני המקומות. את ה"טכנולוגיה" הזאת המציאו ופיתחו בעיקר בספרי וסרטי מדע בדיוני. לפני הופעת תורת המכניקה הקוונטית ההסבר שעמד מאחורי תהליך שכזה, היה שעל ידי סריקת כל האטומים בגוף מסוים, ניתן ליצור מפה שמכילה את כל המידע על סוג האטומים, הקשרים ביניהם (וכדומה) שמהם מורכב הגוף.

ביום שבו הטכנולוגיה תאפשר לאסוף מידע שכזה, אדם יעבור סריקה, המידע לגבי סידור האטומים שלו ישלח למקום אחר, בצד השני מכשיר משכולל ישחזר את סידור האטומים ויופיע אותו אדם בדיוק (בעל אותם הרעיונות, המחשבות ואפילו הזיכרונות). עם התאוריה הזאת יש כמה בעיות, הראשונה היא לא בעיה מדעית אלא מוסרית, מה קורה לאדם שנשאר בתא לאחר שגופו נסרק? באותו רגע יהיו לנו שני אנשים שכל אחד בטוח שהוא המקורי? ואם ניתן לשחזר אדם מה"מתכון" הזה מה ימנע מאנשים לשים את ידם על מכונה שכזאת ולשכפל אנשים או לגנוב "מתכון" של אנשים אחרים ולשכפל אותם? אין לכם מה לדאוג, תהליך שכזה לא יכול לעבוד, ולא רק בגלל פערי הטכנולוגיה. תורת הקוונטים מוכיחה שאפילו בתאוריה תהליך כזה לא אפשרי.

צילום: Brett Jordan

עקרון האי וודאות של הייזנברג הוא עקרון יסוד פיזיקלי במכניקת הקוונטים, הקובע כי לא ניתן לקבוע בו זמנית ערכים מדויקים לזוגות משתנים מדידים (לדוגמה מהירות מדויקת ומיקום מדויק במרחב) מסוימים של חלקיק יסודי יחיד, אפילו באמצעות כלי מדידה בעלי דיוק אין-סופי.

בשביל להסביר את העיקרון אני אתן דוגמא, אם אנחנו רוצים לדעת את המיקום של חלקיק במרחב, נצטרך להשתמש במתקן שישלח אליו פוטון (חלקיק אור) שיפגע בחלקיק הנבדק ויחזור למתקן מדידה. במצב כזה נוכל לומר איפה החלקיק נמצא, אבל אם גם רצינו לדעת את המהירות שלו אנחנו בבעיה, עצם העובדה שמדדנו אותו, השפיעה על תנועתו ומהירותו, ובגלל שאנחנו מדברים על דברים קטנים מאוד, אך בעלי אנרגיה יחסית גבוהה, עצם המדידה שינתה את מהירותו ועכשיו לא נוכל לדעת מה הייתה המהירות המדויקת של החלקיק.

ואותו דבר גם הפוך; אם נמדוד את המהירות לא נדע בוודאות מה היה המיקום של החלקיק לפני המדידה. ישנם צמדים רבים של תכונות כאלה והשורה התחתונה היא שלא ניתן לאסוף את המידע על כל החלקיקים שמהם בנוי גוף, משום שעצם המדידה תשנה את החלקיק ולא נוכל לקבל את שאר המידע בצורה שתאפשר לשחזר בצורה מושלמת את הגוף המקורי. למרות שנראה שהבעיה טמונה בשיטת המדידה, זה לא הסיפור, עיקרון אי הוודאות אומר משהו בסיסי יותר – לא ייתכן מצב שבו נדע בוודאות ובדיוק ערכים מסוימים.

צילום: NASA Goddard Photo and Video

אבל עיקרון אי הוודאות הוא ממש לא הדבר היחיד שקשה לתפוס בתורת הקוונטים, לטובת תהליך הטלפורטציה תורת הקוונטים נותנת לנו עקרון אחר מוזר בהרבה. עקרון זה הוא עקרון השזירה הקוונטית (Quantum Entanglement). עקרון זה אומר שניתן לייצר מצב שבו קיים קשר בין שני חומרים או יותר. הקשר הזה מתבטא בכך שתכונות מסוימות של חומר אחד מקושרות לחומר השני.

לדוגמא חלקיק מסוים שמסתובב עם כיוון השעון – החלקיק אשר שזור לחלקיק הראשון יסתובב נגד כיוון השעון. אם נמדוד את כיון הסיבוב של חלקיק אחד נדע בוודאות שהחלקיק השני מסתובב בכיוון הנגדי. עד שביצענו את המדידה החלקיקים היו במצב של סופרפוזיצה, עוד מונח מתורת הקוונטים שאומר שחלקיקים קוונטים יכולים להימצא בו זמנית בכמה מצבים (בדוגמא שלנו מסתובבים לשני הכיוונים). אם זה נשמע לכם לא הגיוני אתם בחברה טובה אבל אני ממליץ לכם לראות את הסרט על החתול של שרדינגר ואולי תקבלו מושג על כל העניין.

זה שיש קשר בין שני חלקיקים אולי לא נשמע מוזר כל כך, אבל מה שגרם לפיזיקאים רבים להיבהל מהתופעה היא העובדה שהתופעה הזאת מתרחשת גם כאשר החלקיקים מרוחקים מאוד אחד מהשני, ולא סתם רחוקים, אפילו רחוקים מאוד, לדוגמא חלקיק אחד על כדור הארץ והשני בחלל. לא רק לנו קשה לתפוס את התופעה הזאת, איינשטיין בעצמו התייחס לתופעה הזאת כמשהו מטריד ומפחיד והתייחס אליה כאל כוח "Spooky" שמשפיע על עצמים מרחוק.

עד היום הסברים לתופעה הזאת רחוקים מלהיות מושלמים, אבל בפועל זה בדיוק מה שקורה, ותצפיות ומודלים רבים בתורת הקוונטים נשענים על הקשר הזה. בעזרת התכונה הזאת של חומרים ברמה הקוונטית ניתן לבצע תהליך של טלפורטציה קוונטית. כבר כמה שנים שמדענים מבצעים טלפורטציה קוונטית של פוטונים למרחקים הולכים וגדלים, לא מזמן הצליחו קבוצת מדענים סינים להעביר מידע על מצב פוטון אחד, לפוטון אחר שנמצא במסלול ההקפה של כדור הארץ. כיום מבצעים תהליך כזה רק על פוטונים, אלקטרונים ואפילו אטומים בודדים, אבל אולי בעתיד אם הטכנולוגיה תשתפר נוכל גם לבצע את התהליך על גופים גדולים ומורכבים יותר.

צילום: QuotesEverlasting

אז איך בעצם עובדת טלפורטציה קוונטית? נניח שאנחנו רוצים לבצע טלפורטציה קוונטית של פוטון מאליס שנמצאת בתל אביב לבוב שנמצא בניו יורק; תחילת התהליך מחייב יצירת שני פוטונים שזורים קוונטית, ואת זה חייבים לעשות ששני הפוטונים נמצאים באותו המקום. לאחר מכן פוטון אחד מועבר לבוב ואחד נשאר אצל אליס. הפוטון שנשאר אצל אליס יעבור תהליך שבו הוא יעבור שזירה לפוטון שאותו אליס רוצה להעביר.

עכשיו החלק המסובך ולא אכנס לעומק: אליס תבצע מדידה מסוימת וחלקית על שני הפוטונים שאצלה וכך תדע באיזה מצב נמצא הפוטון שאצל בוב (משום שהם שזורים), אם היא תגלה שהפוטון שלה מסתובב נגד כיוון השעון היא תדע שהפוטון של בוב מסתובב עם כיוון השעון. ברגע המדידה הפוטון של בוב יקרוס למצב שבו הוא מסתובב בכיוון הנגדי של הפוטון של אליס. בשלב הזה תצטרך אליס לשלוח לבוב את המידע שהיא אספה על הפוטון שלה בדרכים הקלאסיות, זאת אומרת טלפון, מייל או אפילו ווטסאפ. זה אגב השלב שמתיישב עם העובדה שהמידע לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור, אם כי את ה"מידע" שעובר בין גופים שזורים קשה יותר להסביר.

בוב עכשיו יודע באיזה מצב הפוטון שלו וגם באיזה מצב הפוטון של אליס היה, הוא יבצע מניפולציות כדי לגרום לו להסתובב כמו הפוטון של אליס ובמצב הזה לבוב יהיה פוטון בדיוק כמו זה שהיה אצל אליס. דבר נוסף שיקרה הוא שהפוטון של אליס ישתנה גם הוא ויחדל להיות כמו שהיה. שזירה קוונטית מחייבת שבכל רגע נתון לא יכולים שני עצמים שזורים להיות בעלי אותם המאפיינים, ולכן ברגע שמשנים חומר כך שיהיה באותו מצב כמו של החומר ששזור לו, השני ישתנה מיד. כלומר במצב שבו לא מדובר על פוטון אלא על גוף מורכב יותר, הגוף שנשאר מאחור יחדל להתקיים כמו שהיה לפני התהליך. זה אולי קצת לא ברור ומעורפל אבל תאמינו לי שזה נהיה רק מעורפל ומסובך יותר ככול שמעמיקים.

צילום: Gribiche

אבל מה שחשוב הוא שעקרונית ניתן לבצע טלפורטציה, ההבדל בין העברת מצב קוונטי של אטום אחד להעברת מצב קוונטי של מספר רב של אטומים היא רק בעיה טכנית שאולי נצליח יום אחד לפתור. אומנם לא נראה שבעתיד הקרוב נוכל לשגר גופים מורכבים יותר מכמה אטומים אבל כבר היום משתמשים בתהליך הזה כדי להעביר מידע בצורה מאובטחת. בעצם בתהליך זה מעבירים שברי מידע אבל מי שיכול להשתמש במידע הזה ולהוציא ממנו את כל המידע הוא רק מי שמחזיק בחומר השזור.

בגלל שהטלפרטוציה הקוונטית מחייבת נוכחות של חומר שזור קוונטית לחומר המקורי, גם אם המידע על הרכב החומר ישלח ברחבי האינטרנט ויהיה חשוף לכל, זה יעזור רק למי שמחזיק בחומר השזור לזה המקורי. על בסיס רעיון זה מפותחים היום פרוטוקולים לתקשורת קוונטיות מוצפנת. יש כנראה עוד הרבה מאוד שנים עד שטלפורטציה של אנשים תהיה בכלל קרובה לאפשרית, אבל בינתיים תוכלו לתהות עם עצמכם האם הייתם מוכנים להפוך לעיסה בשביל לחסוך 10 שעות טיסה לניו יורק.

 

Article author

האם אי פעם נוכל לשגר את עצמנו ממקום למקום בעזרת טלפורט?

‎תגובה אחת

השאר תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

הנצפים ביותר

‎למעלה

אהבתם את התכנים שלנו?לחצו לייק וקבלו עדכונים שוטפים