ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΚΑΡΙΑΙΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΜΕΓΑΛΩΝ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ

Άρθρο του συνεργάτη της στήλης, Βαλιδάκη Κωνσταντίνου, Οκτώβριος 2002

 Όπως είναι γνωστό η ταχύτητα των επικοινωνιών φτάνει έως την ταχύτητα του φωτός. Αυτό δημιουργεί μικρά προβλήματα στο επίπεδο της γης, όταν όμως θέλουμε να επικοινωνήσουμε στο ηλιακό μας σύστημα (πχ με διαστημόπλοια) το μέγεθος των προβλημάτων μεγαλώνει, ενώ σε γαλαξιακό ή συμπαντικό επίπεδο τα προβλήματα γίνονται ανυπέρβλητα.

Ο συνδυασμός α) ακαριαίας κβαντικής επικοινωνίας μεταξύ συσχετιζόμενων σωματιδίων και β) του πειράματος των δύο οπών, μπορεί θεωρητικά να μας επιτρέψει ακαριαία επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Η ταχύτητα του φωτός (299792.458 Km/Sec) είναι σύμφωνα με την ειδική θεωρία της σχετικότητας η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να φτάσει ένα σώμα ή ένα κύμα. Η κβαντική θεωρία όπως επιτρέπει ακαριαία αλληλεπίδραση εξ' αποστάσεως. Θα δείξω πως μπορούμε να εκμεταλλευτούμε μια κβαντική ιδιότητα για να αποστείλουμε ακαριαία πληροφορίες σε μεγάλες αποστάσεις. Πρέπει να επισημάνω ότι η περιγραφή του μηχανισμού θα γίνει σε θεωρητικό επίπεδο, καθώς τα πρακτικά προβλήματα που προκύπτουν για την πραγματοποίηση ενός πειράματος σε μεγάλες αποστάσεις είναι αυτή την στιγμή ανυπέρβλητα.

Ας φανταστούμε ένα εκτοξευτήρα ηλεκτρονίων (ή φωτονίων) προς μια επιφάνεια με 2 οπές - επιφάνεια Α . Πίσω από την επιφάνεια αυτή υπάρχει δεύτερη με φωτοευαίσθητο υλικό -επιφάνεια Β, όπου καταγράφονται τα ηλεκτρόνια που καταφτάνουν. Εάν προσπαθήσουμε να ελέγξουμε τις οπές για να δούμε από ποια περνά το ηλεκτρόνιο τότε ή κατανομή των ηλεκτρονίων είναι διαφορετική από την περίπτωση που δεν παρατηρούμε το σύστημα (στην πρώτη περίπτωση το ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο -δημιουργείτε η καμπύλη Ε, ενώ στην δεύτερη σαν κύμα οπότε έχουμε φαινόμενα συμβολής- δημιουργείτε η καμπύλη Η)  

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΑΛΑΙΝ ΑΣΠΑΙ

 Σε ένα άλλο πείραμα η ομάδα Αλαίν Ασπαί απέδειξε τελεσίδικα την ακαριαία αλληλεπίδραση δύο αλληλοσυσχετιζόμενων φωτονίων που ταξίδευαν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Όπως στο πείραμα των δύο οπών, η παρατήρηση του ενός φωτονίου, το έκανε να επιλέξει κατάσταση. Ακαριαία το συζυγές φωτόνιο αποκτούσε ιδιότητα που να συμβιβάζεται με την ιδιότητα που έχει αποκτήσει το πρώτο. 

ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΝΩΤΕΡΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ:

Θα δείξω τώρα πως μπορούν να συνδυαστούν τα ανωτέρω για να μπορέσουμε να μεταφέρουμε πληροφορίες.

Φανταστείτε ένα συμμετρικό πείραμα των 2 οπών. Στο κέντρο της διάταξης βρίσκεται μια πηγή συζυγών φωτονίων τα οποία κατόπιν στέλνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις όπως στο πείραμα της ομάδας Αλαίν Ασπαί. Η μία δέσμη φωτονίων φτάνει σε ένα επίπεδο με δύο σχισμές ενώ η δεύτερη ομοίως από την άλλη κατεύθυνση. Ας θεωρήσουμε λοιπόν ως παράδειγμα, ότι 1 sec είναι αρκετός χρόνος για να δημιουργηθεί η κατανομή στην φωτοευαίσθητη επιφάνεια από τα προσπίπτοντα φωτόνια. Κατόπιν εκτυπώνετε η φωτοευαίσθητη επιφάνεια και μηδενίζετε η κατανομή, ώστε να επαναληφθεί η διαδικασία για το επόμενο sec .Ας θεωρήσουμε επίσης στο παράδειγμά μας ότι η πρώτη επιφάνεια βρίσκετε στην Γη, ενώ η δεύτερη στον πλανήτη Άρη ενώ η πηγή των συζυγών φωτονίων βρίσκετε όπως είναι φυσικό ενδιάμεσα σε ίσες αποστάσεις.

Κάνοντας παρατήρηση της πρώτης δέσμης (στην Γη) θα προκαλέσουμε την εκδήλωση της σωματιδιακής φύσης των φωτονίων. Το ίδιο οφείλουν να ακολουθήσουν και τα φωτόνια της δεύτερης δέσμης (πλανήτης Άρης) η οποία χωρίς παρατήρηση των οπών του δεύτερου επιπέδου θα πρέπει να δώσει μια κατανομή στην φωτοευαίσθητη επιφάνεια ίδια με την κατανομή της πρώτης. Έστω λοιπόν ότι θέλουμε να μεταφέρουμε από την Γη στο Άρη το byte 11011101 δεν έχουμε παρά να ξεκινούμε και να διακόπτουμε την παρατήρηση της πρώτης δέσμης ανά sec ανάλογα με το εάν θέλουμε να στείλουμε το 1 (παρατήρηση-συμπεριφορά σωματιδιακή) ή 0 (έλλειψη παρατήρησης- κυματική συμπεριφορά). Στο δεύτερο επίπεδο (στον πλανήτη Άρη), χωρίς παρατήρηση, η κατανομή των φωτονίων στις αντίστοιχες εκτυπώσεις θα είναι η ίδια και θα μπορεί να αποκωδικοποιηθεί στο σταλθέν σήμα 11011101 

ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ

Είναι προφανές ότι ο συγκεκριμένος μηχανισμός μπορεί να ελεγχθεί στο εργαστήριο αλλά είναι με την σημερινή στάθμη της τεχνολογίας είναι αδύνατο ηλιακό ή γαλαξιακό επίπεδο. Φανταστείτε για παράδειγμα μια συσκευή εκπομπής φωτονίων που θα πρέπει είναι συνεχώς σε ίση απόσταση ανάμεσα στη Γη και στον Άρη και να πρέπει να στοχεύει συνεχώς προς τους 2 πλανήτες.

Θα βόλευε εάν υπήρχε κάποια φυσική πηγή εκπομπής που να παράγει συζυγή σωματίδια. Σίγουρα θα την χρησιμοποιούσαν και τυχόν άλλοι πολιτισμοί για να επικοινωνήσουν μαζί μας. Εάν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος, ποιος θα προσπαθούσε να μεταδώσει σε μεγάλες αποστάσεις με ραδιοεπικοινωνίες και να περιμένει με τους αιώνες να φτάσει το σήμα του σε κάποιους πολιτισμούς οι οποίοι θα τύχει να το λάβουν;

Κώστας Βαλιδάκης Μηχανολόγος Μηχανικός Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου   validakis@hotmail.com