Teleportering er overførsel af stof eller energi fra et sted til et andet uden at nogen af dem krydser afstanden i traditionel fysisk forstand. Da kaptajn James T. Kirk fra tv-serierne og filmene "Star Trek" fortalte først Starship Enterprise-ingeniør, Montgomery "Scotty" Scott til at "stråle mig" i 1967, lidt vidste skuespillerne det inden 1993, IBM-videnskabsmand Charles H. Bennett og kolleger ville foreslå en videnskabelig teori, der foreslog den virkelige mulighed for teleportering.
I 1998 blev teleportering til virkelighed, da fysikere ved California Institute of Technology kvante-teleporterede en lyspartikel fra et sted til et andet i et laboratorium uden at det fysisk krydser afstanden mellem de to placeringer. Mens der findes ligheder mellem science fiction og science fact, adskiller teleporteringen sig i den virkelige verden meget fra dens fiktive rødder.
Teleporteringsrødder: kvantefysik og mekanik
Den videnskabsgren, der førte til den første teleportering i 1998, får sine rødder fra kvantemekanikens far, den tyske fysiker Max Planck. Hans arbejde i 1900 og 1905 inden for termodynamik førte ham til opdagelsen af særskilte energipakker, han kaldte "quanta". I hans teori nu kendt som Plancks konstant, udviklede han en formel, der beskriver, hvordan kvanta på et subatomært niveau fungerer som både partikler og bølger.
Mange regler og principper i kvantemekanik på makroskopisk niveau beskriver disse to typer forekomster: den dobbelte eksistens af bølger og partikler. Partikler, der er lokaliserede oplevelser, formidler både masse og energi i bevægelse. Bølger, der repræsenterer delokaliserede begivenheder, spredt over tid i rummet, såsom lysbølger i det elektromagnetiske spektrum, og bærer energi, men ikke masse, når de bevæger sig. For eksempel opfører kuglerne på et poolbord - objekter, du kan røre ved - som partikler, mens krusninger på en dam opfører sig som bølger, hvor der er "ingen nettotransport af vand: dermed ingen nettotransport af masse", skriver Stephen Jenkins, professor i fysik ved University of Exeter i U.K.
Grundlæggende regel: Heisenbergs usikkerhedsprincip
En grundlæggende regel i universet, udviklet af Werner Heisenberg i 1927, nu kendt som Heisenbergs usikkerhed princip siger, at der eksisterer en iboende tvivl tilknyttet kendskab til den nøjagtige placering og fremdrift for ethvert individ partikel. Jo mere du kan måle en af partikelens attributter, såsom stød, jo mere uklar bliver informationen om partikelens placering. Med andre ord siger princippet, at du ikke kan kende begge partikeltilstande på samme tid, langt mindre kender de mange tilstande for mange partikler på én gang. I sig selv gør Heisenbergs usikkerhedsprincip idéen om teleportering umulig. Men det er her, kvantemekanik bliver underlig, og det skyldes fysiker Erwin Schrödingers undersøgelse af kvanteindvikling.
Uhyggelig handling på afstand og Schrödingers kat
Når det er opsummeret i det enkleste udtryk, siger kvanteindvikling, som Einstein kaldte "uhyggelig handling på afstand", i det væsentlige at måling af en sammenfiltret partikel påvirker målingen af den anden sammenfiltrede partikel, selvom der er en stor afstand mellem de to partikler.
Schrödinger beskrev dette fænomen i 1935 som en "afvigelse fra klassiske tankelinjer" og offentliggjorde det i et todelt papir, hvor han kaldte teorien "Verschränkung" eller sammenfiltring. I det papir, hvor han også talte om sin paradoksale kat - levende og død på samme tid, indtil observation kollapsede eksistensen af kattens tilstand til det at være enten død eller levende - Schrödinger foreslog, at når to separate kvantesystemer bliver viklet sammen eller kvantumkoblet på grund af et tidligere møde, en forklaring på funktionerne i det ene kvantesystem eller tilstand er ikke mulige, hvis det ikke inkluderer det andet systems egenskaber, uanset den rumlige afstand mellem de to systemer.
Kvanteindvikling danner grundlaget for kvante teleporteringseksperimenter, som forskere udfører i dag.
Kvante teleportering og science fiction
Teleportering af forskere i dag er afhængig af kvanteindvikling, så det, der sker med den ene partikel, sker øjeblikkeligt med den anden. I modsætning til science fiction involverer det ikke fysisk scanning af et objekt eller en person og transmission af det til et andet sted, fordi det i øjeblikket er umuligt at oprette en præcis kvantekopi af den oprindelige genstand eller person uden at ødelægge original.
I stedet repræsenterer kvante teleportering at flytte en kvantetilstand (som information) fra et atom til et andet atom over en betydelig forskel. Videnskabelige teams fra University of Michigan og Joint Quantum Institute ved University of Maryland rapporterede i 2009, at de med succes gennemførte netop dette eksperiment. I deres eksperiment flyttede oplysninger fra et atom til et andet med en meter mellemrum. Forskere holdt hvert atom i separate kabinetter under eksperimentet.
Hvad fremtiden rummer for teleportering
Mens ideen om at transportere en person eller en genstand fra Jorden til et fjernt sted i rummet forbliver inden for science fiction for øjeblik, kvante teleportering af data fra et atom til et andet har potentiale til applikationer på flere arenaer: computere, cybersikkerhed, Internettet og mere.
Dybest set kan ethvert system, der er afhængig af transmission af data fra et sted til et andet, se, at dataoverførsler sker meget hurtigere, end folk kan begynde at forestille sig. Når kvante teleportering resulterer i data, der flytter fra et sted til et andet uden nogen tid bortfalder på grund af superposition - findes de data, der findes i begge de dobbelte tilstande for både 0 og 1 i en computers binære system, indtil målingen kollapser tilstanden til 0 eller 1 - data bevæger sig hurtigere end hastigheden på lys. Når dette sker, vil computerteknologi gennemgå en helt ny revolution.
