پروتکل تله‌پورت انرژی کوانتومی که در سال ۲۰۰۸ مطرح شد، به‌طور گسترده‌ای تأیید شده است. دو آزمایش مستقل نشان می‌دهند که این پروتکل عملکرد مناسبی دارد.
در تلاش برای استخراج انرژی کوانتومی از خلأ، فیزیکدانها از آخرین ترفند جادویی خود استفاده کردند. این دستاورد به نظر مغایر با قوانین فیزیک و حتی عقل سلیم می‌آید. ویلیام اونرو، فیزیکدان نظری دانشگاه بریتیش کلمبیا، می‌گوید که نمی‌توان انرژی را به صورت مستقیم از خلاء استخراج کرد زیرا ماده‌ای برای استخراج در خلاء وجود ندارد.
اما بر اساس نوشته‌های وبسایت وایرد، ماساهیرو هوتا، فیزیکدان نظری دانشگاه توهوکوی ژاپن، در حدود ۱۵ سال قبل نشان داد که خلاء در واقع چیزی دارد. در ابتدا بسیاری از پژوهشگران این نظریه را رد کردند زیرا بهترین حالت عملی برداشت انرژی از خلاء را نمی‌دانستند. با این حال، تحقیقات نشان داد که هوتا در واقع به نمایش کوانتومی متفاوتی اشاره داشته است. بر اساس این نظریه، انرژی در خلاء آزاد نیست و باید با استفاده از اطلاعاتی در موقعیت دوردست آزاد شود. در این دیدگاه، رویه‌ی هوتا کمتر شبیه تولید است و بیشتر شباهتی به تله‌پورت انرژی از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر دارد.
در سال گذشته، پژوهشگران موفق شدند انرژی را از فواصل میکروسکوپی در دو دستگاه کوانتومی تله‌پورت کنند و این آزمایش نظریه هوتا را تأیید کرد. ست لوید، فیزیکدان کوانتومی دانشکده فناوری ماساچوست، می‌گوید که این آزمایش فرضیه هوتا را آزمایش کرده است.
اعتبار کوانتومی
یکی از شک‌گرایان تله‌پورت کوانتومی، هوتا، در سال ۲۰۰۸ به دنبال اندازه‌گیری و تحقیق درباره قدرت اتصال مکانیکی کوانتومی با نام درهم‌تنیدگی بود. این درهم‌تنیدگی به معنای وجود یک وضعیت کوانتومی مشترک بین دو یا چند شیء است که باعث می‌شود حتی در فواصل دوردست، رفتار مرتبطی داشته باشند. یکی از ویژگی‌های درهم‌تنیدگی این است که باید به صورت یکجا ایجاد شود و نمی‌توان با دستکاری یک شیء به صورت مستقل، رفتار مرتبط را تغییر داد.
هوتا در حین مطالعه سیاهچاله‌ها، متوجه شد که انرژی منفی که در نظریه‌ی کوانتومی مطرح شده بود، می‌تواند راهی برای اندازه‌گیری درهم‌تنیدگی باشد. سیاهچاله‌ها با پرتوهای درهم‌تنیده با محیط داخلی خود، کوچکتر می‌شوند. این فرآیند را می‌توان به عنوان بلعیده‌شدن توده‌های انرژی منفی توسط سیاهچاله توصیف کرد. هوتا به این اشاره می‌کند که انرژی منفی و درهم‌تنیدگی رابطه‌ی نزدیکی با یکدیگر دارند. او تلاش کرد تا ثابت کند که انرژی منفی همانند درهم‌تنیدگی نمی‌تواند از طریق عملیات مستقل در موقعیت‌های دوردست ایجاد شود. در حین این تحقیقات، هوتا با شگفتی متوجه شد که یک توالی ساده از رویدادها می‌تواند منجر به منفی شدن خلأ کوانتومی و در نهایت تولید نوعی انرژی شود که به نظر می‌رسد وجود ندارد. وی می‌گوید:
“در ابتدا فکر می‌کردم که اشتباهی در محاسباتم دارم، بنابراین آنها را دوباره بررسی کردم و منطق خود را بررسی کردم، اما نتوانستم خطایی را پیدا کنم.”
مشکل از ماهیت عجیب خلأ کوانتومی نشأت می‌گیرد؛ نوعی از هیچی که به شکل خطرناکی به یک چیز شباهت دارد. اصل عدم قطعیت باعث می‌شود سیستم کوانتومی نتواند به یک وضعیت کاملاً برابر با انرژی صفر برسد. در نتیجه، حتی خلاء همیشه با نوسان‌هایی در میدان‌های کوانتومی همراه است. این نوسان‌های بی‌پایان، هر میدانی را با مقدار کوچکی از انرژی پر می‌کنند که به آن انرژی نقطه‌ی صفر معروف است. به گفتهٔ فیزیکدانها، سیستمی با کمترین انرژی ممکن در حالت پایه قرار دارد.
ماساهیرو هوتا، پروتکل تله‌پورت انرژی کوانتومی را در سال ۲۰۰۸ ارائه داد
هوتا درک کرد که برای باز کردن گیت، باید تلاش کند تا درهم‌تنیدگی داخلی را در میدان کوانتومی دستکاری کند. استفاده از نوسان‌های بی‌پایان خلأ نمی‌تواند به عنوان منبع انرژی برای تقویت ماشین حرکتی ابدی مورد استفاده قرار گیرد، زیرا این نوسان‌ها به صورت کاملاً تصادفی در یک موقعیت مشخص واقع نمی‌شوند. اگر در نظر بگیریم یک باتری کوانتومی خیالی را به خلأ متصل کنیم، نیمی از نوسان‌ها دستگاه را شارژ می‌کنند و نیمی دیگر آن را تخلیه می‌کنند.
با این حال، میدان‌های کوانتومی هم‌تنیده هستند، به عبارت دیگر، نوسان‌ها در یک نقطه با نوسان‌های نقطه‌ی دیگر هم‌تنیده هستند. در سال ۲۰۰۸، هوتا یک مقاله منتشر کرد که نشان می‌دهد چگونه دو فیزیکدان فرضی به نام‌های آلیس و باب می‌توانند از این همبستگی‌ها برای استخراج انرژی از وضعیت پایه‌ی اطراف باب استفاده کنند. فرضیه‌ی این پژوهش به این شرح است:
باب نیاز به انرژی دارد و می‌خواهد یک باتری فرضی کوانتومی را شارژ کند، اما تنها به فضای خالی دسترسی دارد. خوشبختانه، دوست او آلیس دسترسی به یک آزمایشگاه فیزیکی مجهز در موقعیتی دوردست دارد. آلیس میدان را در آزمایشگاه خود اندازه‌گیری می‌کند و انرژی را به درون آن تزریق می‌کند و اطلاعاتی درباره‌ی نوسان‌ها به دست می‌آورد. این آزمایش باعث خروج میدان کلی از حالت پایه می‌شود، اما تا زمانی که باب بگوید خلأ در حالت انرژی کمینه قرار دارد، نوسان‌ها به صورت تصادفی اتفاق می‌افتند.
سپس، آلیس پس از یافته‌های خود درباره‌ی خلأ اطراف موقعیت باب، پیامی به او ارسال می‌کند و به او می‌گوید کی باید باتری خود را وصل کند. بعد از خواندن پیام آلیس، باب می‌تواند از اطلاعات جدید برای آماده‌سازی یک آزمایش استفاده کند که انرژی را از خلأ برداشت می‌کند. این انرژی، حداکثر مقداری است که توسط آلیس تزریق شده است.
به گفته‌ی ادواردو مارتین مارتینز، فیزیکدان تئوری دانشگاه واترلو و مؤسسه‌ی پریمیتر، اطلاعات به باب اجازه می‌دهد نوسان‌ها را زمانبندی کند. همچنین، مفهوم زمانبندی به دلیل ماهیت انتزاعی میدان‌های کوانتومی، در اینجا مفهومی استعاری است.
باب قادر به برداشت انرژی بیشتر از مقداری که آلیس تزریق کرده، نیست؛ بنابراین انرژی محدود است و نمی‌تواند تجاوز کند. همچنین، تا زمانی که پیام آلیس را دریافت نکرده، اطلاعات کافی برای برداشت انرژی را ندارد. این پروتکل، هیچ‌یک از قوانین مقدس فیزیک را نقض نمی‌کند.
با این حال، مقاله هوتا پاسخ شفافی را ارائه نمی‌دهد. ماشین‌هایی که از انرژی نقطه‌ی صفر خلأ استفاده می‌کنند، هنوز در حوزه‌ی علمی تخیلی قرار دارند. با این حال، هوتا اعتماد به نتایج خود داشت و توسعه فرضیه خود را ادامه داد.
هوتا همچنین به دنبال راهی برای آزمایش فرضیه خود بود و به همین دلیل با گو یوسا، یک آزمایشگر متخصص در زمینه‌ی ماده‌ی چگال، از دانشگاه توهوکو، همکاری کرد. آنها یک آزمایش در یک سیستم نیمه‌رسانا با وضعیت پایه‌ی درهم‌تنیده مشابه یک میدان مغناطیسی انجام دادند.
اما به دلیل نوع متفاوتی از نوسانات، آزمایش آنها به تأخیر افتاد. در فاصله‌ی کوتاهی پس از سرمایه‌گذاری اولیه در آزمایش، زلزله و سونامی توهوکو در سال ۲۰۱۱ سواحل شرقی ژاپن را تحت تأثیر قرار داد و دانشگاه توهوکو نیز در این حادثه آسیب دید. در سال‌های گذشته، پس‌لرزه‌های زلزله دو بار به تجهیزات آزمایشگاهی آنها آسیب رسانده است و اکنون آنها مجدداً از صفر شروع به کار کرده‌اند.
جهش سریع
هوتا در گردهمایی سال ۲۰۱۳ در بانف کانادا، به پیشنهاد اونرو، سخنرانی کرد. این سخنرانی توجه مارتین مارتینز را به خود جلب کرد و او درباره‌ی هوتا اظهار نظر کرد: “مغز او به طرز کاملاً متفاوتی کار می‌کند. او یک شخصیت با فرضیه‌های بسیار متفاوت و خلاق است.”
مارتین مارتینز، که خود را “مهندس فضازمان” می‌نامد، از مدتی قبل علاقه‌مند به فیزیک در مرز ژانر علمی تخیلی بوده است. او رویای پیدا کردن راه‌های عملی واقعی برای ساخت کرمچاله‌ها، وارپ درایوها و ماشین‌های زمان را در سر دارد. این پدیده‌های عجیب، هر کدام به شکلی عجیب از فضازمان نشأت می‌گیرند که براساس معادلات نسبیت عام استنتاج می‌شوند. اما به علت محدودیت‌های انرژی و مجموعه‌ای از محدودیت‌ها، اجرای عملی این پدیده‌ها غیرممکن است، که به عنوان مجموعه‌ای از محدودیت‌ها توسط فیزیکدانان مشهوری مانند راجر پنروز و استیون هاوکینگ بیان شده‌اند.
آزمایش پروتکل تله‌پورت روی یکی از کامپیوترهای کوانتومی IBM انجام شد. تصویر این کامپیوتر را در نمایشگاه Consumer Electornics ۲۰۲۰ در لاس‌وگاس می‌بینید.
بر اساس یکی از نظریه‌های هاوکینگ-پنروز، چگالی انرژی منفی ممنوع است. با این حال، با شنیدن ارائه هوتا، مارتین مارتینز متوجه شد که زیر وضعیت پایه، بویی از انرژی منفی دارد. او بسیار زود متوجه شد که تله‌پورت انرژی می‌تواند به حل مسئله برخی از همکارانش در زمینه اطلاعات کوانتومی، به ویژه ریموند لافلام، فیزیکدان دانشگاه واترلو، و نیلی رودریگرز بریونز، دانشجوی لافلام، کمک کند. این گروه هدفی عملی‌تر را در پیش می‌گیرند: دریافت و سرد کردن کیوبیت‌ها یا عناصر سازنده کامپیوترهای کوانتومی. کیوبیت‌های سرد، کیوبیت‌های قابل اعتماد هستند، اما این گروه متوجه شد که برداشت گرما بیش از حد از کیوبیت‌ها غیرممکن است. این مشکل تا حدودی شبیه به مشکلی بود که فیزیکدان فرضی باب در محیط خلأ و برداشت انرژی بیشتر با آن روبرو بود.
دو گروه پژوهشگر با بررسی تله‌پورت انرژی کوانتومی کار را آغاز کردند و در سال ۲۰۱۷ روشی برای گرفتن انرژی از کیوبیت‌ها و سرد کردن آنها را نسبت به روش‌های موجود به دست آوردند. با این حال، مارتین مارتینز می‌گوید هنوز هیچ آزمایشی انجام نشده و تمام این موارد بر اساس تئوری مطرح شده‌اند.
مارتین مارتینز و رودریگز بریونز همراه با گروه لافلام و آزمایشگری به نام همانت کاتیر این روند را تغییر دادند. آنها از فناوری معروف به رزونانس مغناطیسی هسته‌ای استفاده کردند که از میدان‌های مغناطیسی قوی و پالس‌های رادیویی برای دستکاری وضعیت‌های کوانتومی اتم‌ها در یک مولکول بزرگ استفاده می‌کند. این گروه چند سال را صرف برنامه‌ریزی آزمایشی کرد و سپس در طول چند ماه در دوران گسترش جهانی کرونا، کاتیر انرژی تله‌پورت بین دو اتم کربنی را با نقش آلیس و باب، تنظیم کرد.
در ابتدا، مجموعه‌ای از پالس‌های رادیویی تنظیم‌شده، اتم‌های کربن را در وضعیت پایه با حداقل انرژی قرار دادند و باعث درهم‌تنیدگی اتم‌ها شدند. انرژی صفر برای سیستم بر اساس انرژی ترکیبی اولیه آلیس، باب و درهم‌تنیدگی آنها تعریف شد.
گروه ریموند لافلام در دانشگاه واترلو سال گذشته به ارزیابی پروتکل تله‌پورت کوانتومی پرداختند
پژوهشگران در مرحله بعد، با رساندن یک پالس رادیویی به آلیس و اتم سوم، همزمان موقعیت آلیس را اندازه‌گیری کردند و اطلاعات را به یک “پیام متنی” اتمی تبدیل کردند. سپس یک پالس دیگر به مقصد باب و اتم میانی منتقل شد و همزمان پیام را به باب منتقل کرد و اندازه‌گیری را انجام داد. به این ترتیب، جادوی انرژی کامل شد. آنها این فرآیند را چندین بار تکرار کردند و در هر مرحله به گونه‌ای اندازه‌گیری کردند که امکان بازسازی خواص کوانتومی سه اتم در کل فرآیند فراهم شود.
با توجه به محاسبات، انرژی اتم کربن باب به طور میانگین کاهش یافت و بنابراین انرژی آزاد شد و از محیط آزاد شد. این اتفاق با وجود این حقیقت رخ داد که اتم باب همیشه در وضعیت پایه عملیات را آغاز می‌کند. طول کل پروتکل از ابتدا تا انتها بیش از ۳۷ میلی ثانیه بود، اما برای انتقال انرژی از یک سمت مولکول به سمت دیگر معمولاً نیاز به زمانی بیش از ۲۰ برابر دارد که به طور کلی یک ثانیه است. انرژی مصرفی آلیس به باب اجازه داد انرژی غیرقابل دسترسی را آزاد کند.
پژوهشگران نسخه‌ی پیش‌انتشار اولین آزمایش تله‌پورت انرژی کوانتومی را در مارس ۲۰۲۲ منتشر کردند و این پژوهش برای چاپ در مجله Physical Review Letters پذیرفته شده است.
چند روز قبل از کریسمس، کازوکی ایکدا، پژوهشگر رایانش کوانتومی دانشگاه استونی بروک، در حال تماشای ویدیویی در یوتیوب بود که به انتقال انرژی بی‌سیم اشاره می‌کرد. او به عملکرد مشابه در مکانیک کوانتوم فکر کرد و سپس به پروژه هوتا که یکی از اساتید او در دانشگاه توهوکو بود، یادآور شد. ایکدا متوجه شد که می‌توان پروتکل تله‌پورت انرژی کوانتومی را روی پلتفرم رایانش کوانتومی IBM اجرا کرد.
ایکدا چند روز بعد آزمایش خود را انجام داد و بررسی کرد که کیوبیت باب در حالت پایه انرژ
ترکیب شده است. در تاریخ ۷ ژانویه، او نسخه‌ی پیش‌انتشار نتایج پژوهش خود را منتشر کرد. با گذشت ۱۵ سال از اولین باری که هوتا مسئله تله‌پورت انرژی را توصیف کرد، دو آزمایش در کمتر از یک سال اثبات کردند که این کار ممکن است.
رویاهای علمی تخیلی
با این وجود، هوتا هنوز به طور کامل قانع نشده است. او آزمایش‌ها را به عنوان یکی از گام‌های اولیه در مسیر خود توصیف می‌کند و آنها را نوعی شبیه‌سازی کامپیوتری می‌داند که رفتار درهم‌تنیده در حالت پایه برنامه‌ریزی شده است و می‌تواند از طریق پالس‌های رادیویی یا عملیات کوانتومی در دستگاه‌های IBM اجرا شود. آرزوی هوتا برای برداشت انرژی نقطه‌ی صفر از یک دستگاه است که حالت پایه‌ی آن مشابه میدان‌های کوانتومی جهان است و دارای درهم‌تنیدگی طبیعی است.
هوتا و یوسا امیدوارند در سال‌های آینده، تله‌پورت انرژی کوانتومی را روی سطحی سیلیکونی با جریان‌های مرزی در حالت پایه‌ی درهم‌تنیده‌ی ذاتی انجام دهند. رفتار این سیستم شباهتی با رفتار میدان الکترومغناطیسی دارد.
در حال حاضر، هر فیزیکدان دیدگاه خود را درباره مزایای تله‌پورت دارد. رودریگز برونیز معتقد است که این نظریه به پایدارسازی کامپیوترهای کوانتومی کمک می‌کند و علاوه بر این، نقش مهمی در مطالعه گرما، انرژی و درهم‌تنیدگی در سیستم‌های کوانتومی خواهد داشت. ایکیدا در اواخر ژانویه مقاله‌ی دیگری را درباره جزئیات چگونگی تله‌پورت انرژی در اینترنت کوانتومی در حال پیدایش منتشر کرد.
مارتین مارتینز همچنان به دنبال دست یافتن به رویاهای علمی تخیلی خود است. او در همکاری با اریک اسکنتر، کارشناس شبیه‌سازی‌های نسبیت عام در مؤسسه‌ی پریمیتر، در حال محاسبه چگونگی واکنش فضا زمان به آرایش‌های خاصی از انرژی منفی است. برخی از پژوهشگران این جستجو را جذاب می‌دانند زیرا چگالی انرژی منفی پیامدهای بسیار مهمی دارد.
با این حال، برخی دیگر هشدار می‌دهند که مسیر انرژی منفی و شکل‌های عجیب در فضازمانی، طوفانی و مبهم است؛ زیرا درک ما از همبستگی‌های کوانتومی هنوز در حال تکامل است. هوتا زمان زیادی را صرف تفکر درباره فضازمان نمی‌کند. او در حال حاضر با محاسبات همبستگی کوانتومی خود در سال ۲۰۰۸ راضی است.
نظرات کاربران