دورنوردی کوانتومی: آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

 

آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

دانشمندان در تلاش هستند تا با استفاده از رایانه‌های کوانتومی و شبیه‌سازی سیاهچاله‌ها، یک کرم چاله دورنورد ایجاد کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، طبق گزارش مجله Quanta، یک گروه از فیزیکدانان نظری در حال استفاده از رایانه‌های کوانتومی و استفاده از مدار کوانتومی که از سیاهچاله‌ها تقلید می‌کند، هستند تا به مدل سازی یک کرم چاله در زندگی واقعی بپردازند که راهی برای طی هر مسافتی در یک لحظه را ممکن می‌کند.

گرفتاری سیاه‌چاله
وقتی به سیاه چاله فکر می‌کنیم، معمولا یک تاریکی مطلق شیطانی را تصور می‌کنیم که همه چیز را به سمت خود می‌کشد و می‌خورد. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد اجرامی که به یک سیاه‌چاله می‌افتند، با یک سیاهچاله دیگر درگیر می‌شوند و به زمانی در فضا، در جایی در بی‌نهایت در کیهان منتقل می‌شوند.

نام دیگر این فرآیند، انتقال یا دورنوردی کوانتومی است که یک عامل بهره برداری کلیدی برای مهندسان در ساخت رایانه‌های کوانتومی است. درک فیزیک این رخداد سنگین است، اما واقعیت حرکت از یک سیاه چاله به سیاه چاله دیگر در تئوری هیچ فرقی با انتقال اطلاعات رمزگذاری شده بین دستگاه‌های دیجیتالی مرتبط ندارد.

دورنوردی(Teleportation) مفهومی است که به جابه‌جایی ماده بین دو نقطه بدون پیمودن متداول فضای بین دو نقطه مورد نظر، اشاره دارد. به عبارت دیگر انتقال یک ماده از یک نقطه به نقطه دیگر بدون عبور از فضای فیزیکی ما بین آنها است. این فناوری شامل تبدیل ماده به داده-نور، انتقال به مقصد و تبدیل مجدد به ماده اولیه است.

سیاهچاله‌ها در رایانه‌های کوانتومی

البته که مهندسی یک سیاهچاله فراتر از حد مهارت انسانی است، اما محققان دانشگاه مریلند به نام‌های "برایان سوئینگل" و "کریستوفر مونرو" می‌گویند که می‌توانند رایانه‌هایی با مدار کوانتومی به عنوان جایگزین بسازند که مانند سیاه چاله‌ها عمل می‌کنند.

به گفته آنها مدار کوانتومی می‌تواند درست مانند یک سیاه چاله کوچک عمل کند که اگر کار کند، این سیاه چاله مصنوعی هیچ تفاوتی با یک سیاه چاله واقعی نخواهد داشت.

در صورت موفقیت فیزیکدانان، آنها اطلاعات کوانتومی را لحظه‌هایی قبل از اینکه همان اطلاعات وارد مدار دوم شوند به یک "مدار سیاه چاله‌ای" ارسال می‌کنند که آن را می‌خورد و اطلاعات در مدار دوم به سرعت در لحظه جمع‌آوری و رمزگشایی می‌شوند.

این اتفاقی جدید است، زیرا اطلاعات منتقل شده به صورت رمزگذاری شده بیرون می آیند و وقت گیرنده را برای رمزگشایی می‌گیرد. در این حالت جدید، گیرنده یک رایانه کوانتومی است که دقت مطلوب را ارائه می‌دهد.

فناوری جدید دورنوردی
انتقال از راه دور بیشتر در داستان‌های علمی-تخیلی شایع است که از آن جمله می‌توان به جنگ ستارگان اشاره کرد. همچنین این مفهوم در باورهای عامیانه نوعی توانایی فرابشری به‌شمار می‌رفته‌ است و داستان‌های زیادی نیز در این زمینه بیان شده‌ است.

تا پیش از کشف کوانتوم، دورنوردی از دیدگاه فیزیک غیرمنطقی و خرافی انگاشته می‌شد. با این حال سال‌ها طول کشید تا پس از کشف فوتون و خاصیت دوگانه موجی - ذره‌ای نور الکترومغناطیس، وجود دورنوردی در ذرات بنیادین به اثبات برسد. این اکتشافات باعث آغاز پژوهش‌ها در این زمینه شد. هم‌اکنون در بسیاری از گروه‌های فیزیک کوانتوم و ذرات بنیادین در این زمینه تحقیق می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه فناوری "دلفت" هلند در ماه مه ۲۰۱۴ برای نخستین‌بار موفق به دورنوردی اتم‌ها بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر شدند که می‌تواند به معنای امکانپذیر بودن دورنوردی انسان در آینده باشد.

در این پژوهش، اطلاعات رمزگذاری شده به ذرات زیراتمی را بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر با دقت صد درصدی منتقل کردند. اطلاعات به راحتی از یک سمت به سمت دیگر منتقل شد و هیچ عاملی نتوانست این فرآیند را مختل کند. این دستاورد نخستین گام برای توسعه شبکه‌های شبه‌اینترنت بین رایانه‌های کوانتومی فوق‌سریع محسوب می‌شود.

"رونالد هنسون" سرپرست این تحقیقات گفت: آنچه ما دورنوردی می‌کنیم، حالتی از ذره است. اگر اعتقاد داشته باشیم که ما چیزی جز مجموعه‌ای از اتم‌های به هم متصل نیستیم، از نظر اصولی، می‌توانیم خود را از یک نقطه ‌به‌ نقطه دیگر دورنوردی کنیم. اما این فرآیند نه تنها در عمل امری بسیار بعید به نظر می‌رسد بلکه انجام آن نیز بسیار خطرناک است. با این حال با توجه به اینکه هیچ قانون فیزیک بنیادی مانع از این فرآیند نیست، دورنوردی را نمی‌توان منتفی دانست. اما زمان چنین کاری در آینده بسیار دور خواهد بود.

اکنون تحقیق فیزیکدانان دانشگاه مریلند در مورد گرفتاری و درهم تنیدگی سیاه چاله در بدترین حالت به پیشرفت فناوری محاسبات کوانتومی کمک خواهد کرد.

"نورمن یائو" دانشمند دانشگاه کالیفرنیا برکلی معتقد است کشاندن یک سیاه چاله به سمت سیاه چاله دیگر امکان دورنوردی را در سریع ترین زمان ممکن فراهم می کند.

لینک کوتاه: asriran.com/0030ZN

10 اکتشاف علمی مهم در دهه گذشته

  10 اکتشاف علمی در دهه گذشته که جهان را تکان داد

علم در جهان امروز سرعت رشد خارق‌العاده‌ای به خود گرفته است. به نحوی که ممکن است به آسانی دستاوردهای جدید را فراموش کنیم.

در آستانه رسیدن سال ۲۰۲۰، نگاهی می‌اندازیم به برجسته‌ترین پیشرفت‌های علمی در زمینه‌های فیزیک، اخترشناسی و بیولوژی در دهه‌ای که گذشت:

۲۰۱۰: ساخت اولین حیات زیستی مصنوعی

دانشمندان در این سال موفق شدند برای نخستین بار یک ارگانیسم جاندار را با استفاده از یک ژنوم زیستی مصنوعی تشکیل دهند.

پژوهشگران در موسسه کرگ وانتر مریلند آمریکا یک ژنوم باکتری میکوپلاسما میکوئید را از بیش از یک میلیون حلقه دی‌ان‌ای جدا کردند و این ژنوم را در یک باکتری دیگر که از دی‌ان‌ای خود خالی شده بود کاشتند و ژنومی جدید تشکیل دادند.

در ادامه این جهش تاریخی، دانشمندان در سال ۲۰۱۶ موفق شدند اولین میکروب مصنوعی متشکل از ۴۷۳ ژن را نیز بسازند.

۲۰۱۱: کشف داروی پیشگیری از ایدز

امروزه بسیاری از افرادی که در معرض ابتلا به ایدز هستند، قرصی روزانه را مصرف می‌کنند تا از ریسک ابتلا به آن بکاهند. این دارو ترووادا نام دارد و تا ۹۶ درصد از احتمال انتقال ایدز از فردی به فرد دیگر کم می‌کند.

عکس میکروسکوپی از مقابله با ویروس ایدز از طریق روش انقلابی کریسپری

ایده این دارو برای مقابله با ایدز اولین بار در سال ۹۴ میلادی مطرح شد، اما ۱۸ سال طول کشید تا پژوهش‌ها بتواند در این زمینه به سرانجام برسد. این قرص در سال ۲۰۱۲ توسط سازمان دارو و غذای آمریکا تایید شد و اکنون به صورت گسترده در بازار موجود است.

داروی پیشگیری ایدز به نام ترووادا انقلابی در مقابله با ایدز به حساب می آیدJeffrey Beall/Wikipedia

۲۰۱۲: بوزون هیگز؛ ذره خدا

در این سال پس از گذشت قریب نیم قرن از طرح فرضیه‌ای درباره چگونگی جرم‌دار شدن ماده؛ وجود ذره عامل آن به نام بوزون هیگز، یا ذره خدا، به اثبات رسید.

در مارس ۲۰۱۲ دانشمندان در مرکز تحقیقات سرن در سوئیس اعلام کردند در آزمایش‌های خود با شتا‌ب‌دهنده بزرگ هادرونی ذره بوزون هیگز را مشاهده کرده‌اند. یک سال بعد این کشف بنیادین در علم فیزیک تایید شد و جایزه نوبل نیز به سه تن از کاشفان آن تعلق گرفت.

۲۰۱۳: خروج اولین فضاپیمای ساخت بشر از منظومه شمسی و ورود به فضای میان ستاره ای

در سال ۲۰۱۳ و پس از آنکه فضاپیمای ویجر ۱ به مدت ۳۵ سال به حرکت خود از میان سیاره‌ها و سیارک‌ها ادامه می‌داد، به طور رسمی اعلام شد که این فضاپیمای کهنسال توانسته است از منظومه شمسی خارج شود. ویجر۱ اولین ساخته دست بشر است که توانسته وارد فضای میان‌ستاره‌ای شود.

این فضاپیما که با خود تصاویر، ویدئوها و صداهایی از مردم و تمدن انسان‌های کره زمین حمل می‌کند (تا روزی احیانا به دست موجودات احتمالی فضایی برساند)، در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد و از آن هنگام تا کنون به ارسال اطلاعات به زمین ادامه می‌دهد.

ویجر۱ تا سال ۲۰۲۵ به کار ادامه خواهد داد و سپس در عمق جهان خاموش خواهد شد.

ویجر یک اولین فضاپیمای ساخت دست بشر است که از منظومه شمسی خارج میشودNASA

۲۰۱۴: مشاهده امواج گرانشی

۱۳.۸ میلیارد سال پیش جهان در اثر پدیده انفجار بزرگ، موسوم به مهبانگ، ایجاد شد. در سال ۲۰۱۴ برای اولین بار دانشمندان مدرکی مستقیم از این پدیده و انبساط کهکشانی حاصل از آن به دست آوردند.

موج گرانشی که توسط میدان گرانشی تولید می‌شود، و برخی آن را اصطلاحا دود تفنگ پس از شلیک می‌نامند، قریب یکصد سال پیش توسط نظریه نسبیت عام انیشتین پیش‌بینی شده بود و اثبات آن انقلابی در دنیای فیزیک بود.

جایزه نوبل ۲۰۱۷ به سه دانشمند کاشف آن اهدا شد.

۲۰۱۵ انقلاب کریسپر

کریسپر(مخفف اسم: تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای) یک نوع سیستم ایمنی تطابق‌پذیر در باکتری‌ها است که آن‌ها را قادر به کشف دی‌ان‌ای ویروس و نابودی‌شان می‌کند.

در سال ۲۰۱۵ دانشمندان در دانشگاه پکن موفق شدند برای نخستین بار رویان انسانی را، در مرحله پیشاجنینی، با استفاده از این سیستم دستکاری کنند.

این کار به پژوهشگران اجازه می‌دهد بتوانند ژن‌های معیوب را در مراحل آغازین شکل‌گیری جنین حذف کنند و تولد کودکانی به اصطلاح سفارشی را امکان‌پذیر سازند.

۲۰۱۶: کشف سیاره خواهرخوانده زمین

سیاره «پروکسیما بی»، یک سیاره فراخورشیدی است که در اوت ۲۰۱۶ توسط رصدخانه جنوبی اروپا کشف شد. اهمیت این سیاره آن است که در حال چرخش به دور ستاره خود در کمربند قابل سکونت آن است.

این بدان معنی است که دانشمندان احتمال می‌دهند وجود آب به صورت مایع روی آن امکان پذیر باشد. با این حال رسیدن به این سیاره و نگاه نزدیک به آن شاید تا به این زودی‌ها امکان پذیر نباشد، چرا که این سیاره در فاصله ۴.۲ سال نوری از زمین قرار دارد.

تصویری فرضی از سطح سیاره شبیه به زمینESO/M. Kornmesser

۲۰۱۷: قدیمی‌ترین اسکلت از انسان خردمند

با کشف استخوان‌های یک گونه هومو ساپین، موسوم به انسان خردمند، در غاری در مراکش دانشمندان پی بردند که این گونه صد هزار سال پیش از آنچه تصور می‌کردند پا به عرصه وجود گذاشته است.

پژوهشگران بر اساس یافته‌های قدیم تصور می‌کردند قدمت انسان خردمند، که همان انسان امروزی است، به دویست هزار سال پیش می‌رسد اما کشف تازه سن آن را به سیصد‌هزار سال پیش برده است.

۲۰۱۸: تولد اولین نوزادان کریسپری

در این سال یک دانشمند چینی موفق شد ژنوم دو رویان را دستکاری کند و سپس به روش تلقیح مصنوعی در رحم یک زن بکارد. دخترهای دوقلوی به وجود آمده اولین نوزادان کریسپری جهان نام گرفتند.

دستکاری این دانشمند چینی در ژنوم جنین‌ها به نحوی بوده است که آسیب‌پذیری آن‌ها را در قبال ابتلا به ایدز کاهش دهد.

۲۰۱۸: اولین تصویر از سیاهچاله

در سال ۲۰۱۸ برای نخستیت بار ستاره‌شناسان توانستند از یک سیاهچاله عکس گرفته و آن را منتشر کنند.

این سیاهچاله سه میلیون برابر کره زمین جرم دارد و در فاصله ۵۰۰ میلیون تریلیون کیلومتری ما واقع است.

اخترشناسان برای تصویربرداری از این سیاهچاله مجموعه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی را به کار گرفته بودند.

اولین عکس از سیاهچالهESO

کشف حالت جدیدی از ماده توسط دانشمند ایرانی

پژوهشگران آمریکایی به سرپرستی "جواد شبانی" دانشمند ایرانی موفق شدند حالت جدیدی از ماده را کشف کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، گروهی از فیزیکدانان "دانشگاه نیویورک" (NYU) به سرپرستی "جواد شبانی" (Javad Shabani)، استادیار فیزیک این دانشگاه، حالت جدیدی از ماده را کشف کرده‌اند که می‌تواند برای افزایش قابلیت‌های ذخیره انرژی در ابزار الکترونیک امیدوارکننده باشد و محاسبات کوانتومی را بهبود بخشد.

شبانی گفت: ما در بررسی خود موفق شدیم شواهد تجربی در مورد حالت جدیدی از ماده کشف کنیم که "ابررسانایی توپولوژیک" (topological superconductivity) نام دارد. این حالت توپولوژیک می‌تواند با روش‌های گوناگونی عمل کند که هم سرعت محاسبات کوانتومی را افزایش می‌دهند و هم ذخیره انرژی را تقویت می‌کنند.

فیزیکدانان دانشگاه نیویورک، در این کشف بزرگ با "ایگور زوتیک" (Igor Zutic)، پژوهشگر "دانشگاه بوفالو" (UB) و "الکس ماتوس ابیاگو" (Alex Matos-Abiague)، پژوهشگر "دانشگاه ایالتی وین" (WSU) همکاری داشته‌اند.

تمرکز این پژوهش، بر روش محاسبات کوانتومی است که با کمک آن می‌توان محاسبات را بسیار سریع‌تر از محاسبه معمولی انجام داد. روش محاسبه کوانتومی می‌تواند ظرفیت و سرعت پردازش داده را افزایش دهد.

شبانی و گروهش در این پژوهش، تبدیل حالت معمولی کوانتومی را به حالت توپولوژیک تحلیل کردند و سد انرژی میان این حالت‌ها را اندازه‌گیری کردند. آنها کار خود را با بررسی مستقیم ویژگی‌های این تغییر حالت در پارامتری که حالت ابررسانایی توپولوژیک را کنترل می‌کند، کامل کردند.

این محقق ایرانی در خصوص پژوهش انجام گرفته گفت: این کشف جدید در مورد ابررسانایی توپولوژیک در پلتفرم دوبعدی می‌تواند راه را برای ساخت کیوبیت‌های توپولوژیک مقیاس پذیر فراهم کند که نه تنها اطلاعات کوانتومی را ذخیره می‌کنند، بلکه می‌توانند حالت‌های کوانتومی را که بدون خطا عمل می‌کنند، ارائه دهند.

سخنان آیت‌الله جوادی آملی درباره ارتباطهای دانشگاه، علم و دین

آیت‌الله جوادی آملی: دانشگاه با نمازخانه و نماز جماعت اسلامی نمی‌شود

مرجع تقلید شیعه گفت: داشتن نمازخانه، برگزاری نماز جماعت و حضور نماینده ولی فقیه در دانشگاه لازم است اما این‌ها از جنس دانشگاه نیستند و دانشگاه را اسلامی نمی‌کنند.

به گزارش ایسنا، آیت‌الله العظمی عبدالله جوادی آملی در دیدار با نخبگان حوزه و دانشگاه که در تالار قدس حرم مطهر رضوی برگزار شد، در خصوص علم و دانشگاه‌های اسلامی اظهار کرد: بهترین بحث که می‌توانیم در کنار این ذات اقدس الهی مطرح کنیم تنها علم است. وقتی نظام ما به دست صاحب اصلی‌اش سپرده شود، دیگر حرفی غیرعالمانه نباید زد، قلمی غیرعالمانه ننگاریم و باید بیان و بَنان ما در خدمت علم باشد.

وی ادامه داد: مدت‌هاست که سخن از اسلامی شدن دانشگاه‌هاست اما اسلامی شدن دانشگاه‌ها یک امر ملکوتی است و انجام کارهای علمی در دانشگاه ضروری و لازم است. داشتن نمازخانه، برگزاری نماز جماعت و حضور نماینده ولی فقیه در دانشگاه لازم است اما این‌ها از جنس دانشگاه نیستند و دانشگاه را اسلامی نمی‌کنند.

این مرجع تقلید شیعه افزود: تنها حرفی که در دانشگاه مطرح می‌شود فقط علم است. دانش و سخنگوی خدا باید اسلامی باشد و علمی دانشگاه را اسلامی می‌کند که رابط بین انسان و خدا باشد.

آیت‌الله جوادی آملی گفت: صراط مستقیم بین خلق و خالق، فهم و دانش است. درس بخوانید زیرا این درس است که انسان‌ها را به خدا می‌رساند و تا دانشگاه اسلامی نشود مشکلات اختلاس ، نزول و...را همچنان خواهیم داشت.

وی خاطر نشان کرد: هدف، حرف اول دانش را نمی‌زند چون تابع مسئله است اما حرف اول مطلب را موضوع می‌زند. اگر موضوع دینی باشد، آن علم و دانش دینی است و دانش‌پژوه را نیزبه فردی دینی تبدیل می‌کند و درنهایت دانشگاهی اسلامی خواهیم داشت.

این استاد حوزه در رابطه با علوم دانشگاهی تصریح کرد: علومی که در دانشگاه تدریس می‌شود شامل دو قسمت است؛ قسمت اول شامل علومی می‌شود که اساس و محور اصلی دانشگاه است و قسمت دوم آن شامل علمی است که از جانب خدا باشد.اگر موضوع علمی فعل انسان بود مانند علم سیاست و اقتصاد، آن علم می‌تواند دینی و یا غیر دینی باشد و اگر مطابق علم بود دینی می‌شود.

آیت‌الله جوادی آملی خاطرنشان کرد: ماباید غالب بالعلم باشیم. کسی که حرف‌های دیگران را منتقل می‌کند فقط حامل حرف است. انسان یک دوست دارد، آن هم فهم اوست و تمام موضوعاتی که در دانشگاه بررسی می‌شود محور آن فعل خدا است. بنابراین جوهره علومی مانند دریاشناسی، زمین شناسی، جانورشناسی فعل خدا است که آیت خدا نیزبه شمار می‌رود و در جوهره تمام علوم جز خدا چیزی نیست. هر چه در جهان است مطیع خدای یکتا است.

Black Hole Model Created in the Lab Proves Stephen Hawking's Theory

Black Hole Created in the Lab Proves Stephen Hawking's Theory

Lornajane AlturaMay 31, 2019 08:46 AM EDT

 Albert Einstein's theory of general relativity fascinates several physicists including Stephen Hawking. The theory predicted the three characteristics of a black hole- mass spin and charge and tells that energy can neither be created nor destroyed but instead it can be transferred.

For decades, it has been one of the topics that leave numerous questions until in 1970 Hawking built on Einstein's work. In the law of quantum mechanics, it is said that if an object falls into a black hole, that object can never go back, thus, it eventually disappears but its information leaves behind. Physicists believe that the information continues to linger at the edge of oblivion in the soft hair of quantum particles. For Hawking and his colleagues, there is a contradiction.

In Hawking's paper "Black Hole Entropy and Soft Hair," they discovered that objects entropy changes once it was tossed in the black hole.  He said that black hole has temperature and since hot objects lose heat they would evaporate and disappear. "Any object has a temperature also has an entropy," said Professor Perry.Now, a proof of Hawking's theory also known as "Hawking's Radiation" had been made and this new development provides a possible answer for the Black hole paradox. 

Unlike the real black hole in space which consumes light, the researchers' model of black hole consumes sound. Despite the difference, scientists make sure that just like with light, sound can also either move away from the material or go into it and never escape. The said model was created by trapping 8,000 rubidium atoms in a laser.

Additionally, to gather data about the radiation around the black hole, scientists used a quantum material "Bose-Einstein Condensate" since available instruments cannot observe the radiation because of the great distance. Preliminary evidence of Hawking Radiation was already observed by the same researchers in 2016. This year more details were discovered based on their second experiment. New readings on the black hole thermal spectrum and wavelength matched the late physicist's predictions.

"The way I see it, what we saw that Hawking's calculations were correct," Steinhauer told Gizmodo. With the gathered evidence, the group will still continue the experiments to obtain more information about the radiation specifically to find out if it changes with time.

(Photo : Pixabay)