ידענים: פיסיקה קוונטית | תחנת החלל הבינלאומית

מאת 11 באפריל 2013 74 תגובות

אלברט אינשטיין תיאר בעבר את תופעת השזירה הקוונטית בתור "פעולה מבהילה ממרחק" (spooky action at a distance), עם זאת עד לאחרונה ניסויים אשר בוחנים את התכונה המשונה הזו של העולם הפיזיקאלי הקוונטי היו מוגבלים בטווח מרחקים קטנים יחסית אשר נמצאים על פני כדור הארץ.

החללית סויוז TMA-02M עוגנת בתחנת החלל הבינלאומית, 10 במאי 2011

החללית סויוז TMA-02M עוגנת בתחנת החלל הבינלאומית, 10 במאי 2011

אלברט אינשטיין תיאר בעבר את תופעת השזירה הקוונטית בתור "פעולה מבהילה ממרחק" (spooky action at a distance), עם זאת עד לאחרונה ניסויים אשר בוחנים את התכונה המשונה הזו של העולם הפיזיקאלי הקוונטי היו מוגבלים בטווח מרחקים קטנים יחסית אשר נמצאים על פני כדור הארץ.

במחקר חדש שפורסם היום בכתב העת New Journal of Physics, מדענים מציעים להשתמש בתחנת החלל הבינלאומית (ISS) על מנת לבחון את גבולות ה"פעולה המבהילה ממרחק" ואולי לסייע לפתח את רשת הקומוניקציה הקוונטית הגלובלית הראשונה.

תוכניותיהם כוללות מבדק בשם "ניסוי בל" אשר בוחן את הסתירה התיאורטית בין תחזיות המכניקה הקוונטית לבין הפיזיקה הקלאסית, וניסוי מפתח בהתפלגות קוונטית אשר תעשה שימוש בתחנת החלל הבינלאומית כנקודת שליחת מידע מוצפן על פני מרחק גדול יותר ממה שבחנו בעבר על פני כדור הארץ.

חישוביהם מראים כי יתכן ש"מטרות ניסוייות כבירות" יושגו בקרוב באמצעות הניסוי ב-ISS כאשר כל ניסוי יתמשך על פני כ-70 שניות בכל פעם.

"במהלך מספר חודשים בשנה, תחנת החלל הבינלאומית עוברת בין 5 ל-6 פעמים ברציפות במיקום הנכון עבורנו על מנת להוציא לפועל את הניסויים. אנו מאמינים כי נוכל לבצע את הניסוי במשך שבוע שלם", אומר אחד ממחברי המחקר פרופסור רופרט אורסין מהאקדמיה האוסטרלית למדעים.

המיכשור היחיד שנזקקים לו בתחנה הוא גלאי פוטונים, אותו ניתן לשלוח לתחנת החלל ולחבר אותו למצלמה אשר כבר ממוקמת שם ופונה כלפי כדור הארץ.

לשם ביצוע ניסוי בל, המדענים זקוקים לזוג פוטונים הנמצאים במצב הדדי של שזירה קוונטית אשר תופק על פני כדור הארץ. אחד הפוטונים ישלח לאחר מכן אל תחנת החלל אל המצלמה וגלאי הפוטונים, בעוד שהפוטון השני ישאר על פני כדור הארץ וימדד כאן.

פוטונים שזורים קשורים זה לזה במידה רבה, גם כאשר מפרידים אותם על פני מרחקים גדולים. מדידה שתיעשה על אחד מצמד הפוטונים תקבע את התוצאה שתמדד בפוטון השני. כלומר הפוטון השני יושפע בו זמנית מהמדידה של הפוטון הראשון.

"לפי חוקי הפיזיקה הקוונטית, שזירה אינה תלויה במרחק. הניסוי מסוג בל שהצענו יראה כי החלקיקים קשורים אחד לשני בשזירה, על פני מרחקים גדולים – כ-500 קילומטרים – וזו תהיה הפעם הראשונה שזה יוכח במחקר", אומר אורסין.

"הניסויים שלנו גם יאפשרו לנו לבחון אפקטים פוטנציאלים של כבידה על השזירה הקוונטית והשלכותיהם".

כמו כן הציעו החוקרים ניסוי התפלגות קוונטית, כאשר מפתח קריפטוגרפי מיוצר באמצעות זרם של פוטונים אותו יחלקו 2 מקורות בטוחים. כאשר גורם שלישי יתערב, אפשר יהיה להבחין בכך.

לידיעה באתר אופלי

74 תגובות ל “"פעולה מבהילה ממרחק" בתוך תחנת החלל הבינלאומית”

  1. ניסים

    ישראל שפירא
    חג שמח:)
    אתה מנסה לשכנע אותי שהניסוי מראה תופעה קוונטית? זה בדיוק מה שאני אומר – ניסוי פשוט שאי אפשר להסביר אותו אחרת.

  2. ישראל שפירא

    ניסים.

    על רגל אחת: בQED
    Quantum electrodynamics

    הפוטון אינו מגיע ישירות מנקודה א' לב', אלא עובר בדרכו מסלולים רבים שלכל אחד אמפליטודה שונה, חלקן הפוכות.

    במקרה של שני הפילטרים, האמפליטודות ביטלו זו את זו כמו גלים במופע של 180 מעלות.

    במקרה של שלושה פילטרים, המסלולים השתנו ואיתם האמפליטודות. לכן אנו מצליחים לראות אור.

    חג שמח.

  3. ניסים

    ישראל שפירא
    זה בדיוק כמו ניסוי 2 החריצים. העניין הוא שכאן זה ניסוי שכל אחד יכול לעשות.

    ללא הפילטר המרכזי – לא עובר שום אור כשמוסיפים פילטר מרכזי 25% מהאור עובר.

  4. ניסים

    ישראל שפירא
    אם אתה צודק – אז גם פוטון בודד היה צריך לעבור את הפילטר המרכזי.

  5. ישראל שפירא

    ב

    סיכומך סיכומי, וקצת יותר: מידע ללא ספק עובר ובאפס זמן – מצב הספין או הקיטוב. אבל אין זאת אומרת שניתן לשלוח מידע בשזירה מהר מהאור, ורק על זאת אוסרת היחסות.

    תחמנית לא קטנה המכניקת קוואנטים הזאת.

    ניסים.

    העדשות לא רק מעבירות את הפוטונים המקוטבים נכון, הן גם משנות להן את הקיטוב. אפיגנטיקה של פוטונים.

    בQED זה קצת יותר מסובך. לדוגמא: פולס של אור שבקושי מצליח לחדור זכוכית של 2 סמ', אבל חודר בקלות זכוכית מאותו חומר של 5 סמ'. אמפליטודה עאלק.

  6. ב

    ניתן לסכם ? :
    מתוך ידיעת המצב בנקודה א ניתן להסיק על המצב בנקודה ב אבל אין אפשרות לשדר מידע מנקודה א שיגיע לנקודה ב באופן מיידי או במהירות הגדולה ממהירות האור.

  7. מישהו מארהב

    כל מי שהתעללו בך אתה יכול ליצורתגובת שרשרת של ננוטכנולוגיה שיוצרת כמה שיותר אנשים קטנים שתקועים בתוך אטומים עם מיני תנורים קטנים מיליארדים שנים

  8. ניסים

    השאלה שלי. זה ניסוי שמאוד ממחיש את המשמעות של מדידה על ערך בתורת הקוונטים.

  9. ישראל שפירא

    המתינו אותי, ננסה שנית:

    כרגע ראיתי את תגובת המורס (המתינו אותך?) אני חושב שאני מבין את שאלתך.

    אתה כותב:

    ראובן נמצא בנקודה א ומשדר מסר לשמעון בסימני מורס.
    קיטוב א=קו.
    קיטוב ב=נקודה.

    אבל שים לב: ראובן אינו יכול לבחור אם לשלוח קו או נקודה. הוא אינו יודע מה יהיה הקיטוב לפני שהוא מדד אותו. לכן, למרות שהקיטוב יהיה זהה בנקודות א' וב', הוא אינו יכול להעביר כל מסר, אפילו את המסר הפשוט של קו או נקודה.

    המצב דומה לזוג נעליים שהופרד וכל נעל הוכנסה לקופסא אטומה. אם א' בודק את הקופסא שלו ומגלה נעל ימין, הוא יודע שאצל ב' יש נעל שמאל, ולהיפך. אבל אין לו כל אפשרות לשלוח אינפורמציה לב'.

  10. ישראל שפירא

    זורם איתך (איפה מים?). שעוני נקודה א' מסונכרנים עם שעוני נקודה ב'. ב10:00:00 מודדים את פוטון א' בנקודה א' ומוצאים אותו בUP. ב10:00:01 מודדים את פוטון ב' בנקודה ב' וגם הוא UP.

    מה הבעיה?

  11. ב

    נקודה א מרוחקת מנקודה ב מרחק של שנת אור.
    "באותו זמן" יכול להיות באותה דקה.

  12. ישראל שפירא

    מה הכוונה באותו זמן? הפרש של שניה? פיקושניה? פמטו?
    אף פעם לא תוכל לבדוק בדיוק באותו הרגע. האינפורמציה לעומת זאת עוברת – וכן, היא עוברת – באפס זמן.

    ולמרות זאת, אין כאן כל סתירה ליחסות האוסרת על שליחת אינפורמציה מהר מהאור.

    איך, כיצד?

    על כך בפרק: מופע האימים של החלקיקים השזורים.

  13. ב

    בנקודה א נמדד קיטוב א.
    באותו זמן:
    בנקודה ב נמדד קיטוב ב.
    האם עברה אינפורמציה כלשהיא בין שתי הנקודות?

  14. ישראל שפירא

    ב, עוד הפעם:

    "נניח שמודדים את הקיטוב בנקודה א (מכניסים מקטב) ואז משנים את הקיטוב".

    לו היית קורא את אותו מאמר ארוך, היית רואה שאינך יכול לשנות את הקיטוב אחרי המדידה. הפוטון כבר התפגר.

    כנ"ל לגבי קוביית ששבש: אחרי שהיא נפלה, אנו כבר יודעים על מה נפלה.

  15. ב

    ראובן נמצא בנקודה א ומשדר מסר לשמעון בסימני מורס.
    קיטוב א=קו.
    קיטוב ב=נקודה.
    האם המסר יגיע באופן מיידי לנקודה ב , שבה נמצא שמעון ,המרוחקת שנת אור מנקודה א ?

  16. ב

    ישראל :
    אתה באמת חושב שיש לי סבלנות לקרוא כל פעם מאמר ארוך ?
    אתה תיארת ניסוי שבו מקטבים אלומה של פוטונים. אם מקטבים אותם אז אפשר לשנות את הקיטוב . אפשר להפעיל קיטוב ואז להפסיק.
    אלומת פוטונים מקוטבת יכולה להיות מקוטבת במשך כמה שעות לכוון אחד ואחר כך כמה שעות בכוון אחר.

  17. ב

    ישראל:
    נניח שמודדים את הקיטוב בנקודה א (מכניסים מקטב) ואז משנים את הקיטוב. (מוציאים את המקטב או מכניסים מקטב אחר שיוצר קיטוב אחר או משנים את מצב המקטב כדי שהקיטוב ישתנה או מפעילים שדה אלקטרומגנטי שגורם לשינוי הקיטוב . שיטת שינוי הקיטוב אינה חשובה).
    בו בזמן עם שינוי הקיטוב שולחים פולס אור לנקודה ב המרוחקת שנת אור מנקודה א.
    אם שינוי הקיטוב בנקודה ב מתרחש מיידית (המידע על שינוי הקיטוב עובר במהירות אינסופית) אז בנקודה ב ימדד שינוי קיטוב מיידי אבל הפולס של האור יגיע לנקודה ב רק כעבור שנה.

  18. ב

    מיים נושפים:
    סטטיסטיקה איננה קסם. אי אפשר להשלים מידע חסר בעזרת סטטיסטיקה. המידע נשאר חסר.

    דעה איננה מדע. המדע מתעסק עם המציאות ולא עם דעות. במדע משנים את הדעה בהתאם למציאות ולא מנסים לשנות את המציאות כדי שתתאים לדעה.

הוספת תגובה

  • (will not be published)