Teleportatsioon on aine või energia ülekandmine ühest kohast teise, ilma et kumbki neist ületaks kaugust traditsioonilises füüsilises tähenduses. Kui kapten James T. Kirk "Star Treki" teleseriaalist ja filmidest rääkis esmakordselt Starship Enterprise'i insenerile Montgomeryle "Scotty" Scott, kes mind 1967. aastal "kiirgab", ei teadnud näitlejad, et 1993. aastaks oli IBMi teadlane vähe teada Charles H. Bennett ja tema kolleegid pakuvad välja teadusliku teooria, mis pakuks välja teleportatsiooni reaalse võimaluse.
1998. aastaks sai teleportatsioon reaalsuseks, kui California tehnikainstituudi füüsikud kvant-teleportreerisid a valguse osake laboris ühest kohast teise, ilma et see füüsiliselt nende kahe vahemaad ületaks asukohad. Kuigi ulme ja teadusfakti vahel on teatud sarnasusi, erineb teleportatsioon reaalses maailmas oma väljamõeldud juurtest suuresti.
Teleportatsiooni juured: kvantfüüsika ja -mehaanika
Selle esimese teleportatsioonini 1998. aastal viinud teadusharu juured pärinevad kvantmehaanika isalt, saksa füüsikult Max Planckilt. Tema tööd aastatel 1900 ja 1905 termodünaamikas viisid ta selgete energiapakettide avastamiseni, mida ta nimetas "kvantideks". Tema teoorias nüüd tuntud kui Plancki konstant, töötas ta välja valemi, mis kirjeldab, kuidas kvantid toimivad subatomaalsel tasemel nii osakeste kui ka lained.
Paljud kvantmehaanika reeglid ja põhimõtted makroskoopilisel tasandil kirjeldavad neid kahte tüüpi esinemisi: lainete ja osakeste kahesugust olemasolu. Osakesed, olles lokaliseeritud kogemused, edastavad liikumises nii massi kui energiat. Lokaliseeritud sündmusi esindavad lained levivad aegruumis, näiteks valguslained elektromagnetilises spektris, ja kannavad liikumisel energiat, kuid mitte massi. Näiteks piljardilaua pallid - esemed, mida saate puudutada - käituvad osakestena, tiigi lainetused aga lainetena. puudub "vee netotransport: seega ka massi netotransport", kirjutab Exeteri ülikooli füüsikaprofessor Stephen Jenkins Suurbritannia
Põhireegel: Heisenbergi ebakindluse põhimõte
Universumi üks põhireegel, mille töötas välja Werner Heisenberg 1927. aastal ja mida praegu tuntakse Heisenbergi ebakindlusena Põhimõtteliselt ütleb, et eksisteerib sisemine kahtlus, mis on seotud iga inimese täpse asukoha ja tõukejõu teadmisega osake. Mida rohkem saate mõõta üht osakese atribuuti, näiteks tõukejõudu, seda ebaselgemaks muutub teave osakese asukoha kohta. Teisisõnu ütleb põhimõte, et te ei saa teada osakese mõlemat olekut korraga, veel vähem - osata korraga paljude osakeste mitut olekut. Heisenbergi ebakindluse põhimõte muudab teleportatsiooni idee iseenesest võimatuks. Kuid siin muutub kvantmehaanika imelikuks ja see on tingitud füüsik Erwin Schrödingeri kvantpõimimise uurimisest.
Õudne tegevus kaugel ja Schrödingeri kass
Kõige lihtsamalt öeldes ütleb kvantpõimitus, mida Einstein nimetas "kaugel õudseks tegevuseks", sisuliselt, et ühe takerdunud osakese mõõtmine mõjutab teise takerdunud osakese mõõtmist isegi siis, kui nende kahe vahel on suur vahemaa osakesed.
Schrödinger kirjeldas seda nähtust 1935. aastal kui "lahkumist klassikalistest mõtteliinidest" ja avaldas selle kaheosalises artiklis, kus ta nimetas teooriat "Verschränkungiks" ehk takerdumiseks. Selles dokumendis, kus ta rääkis ka oma paradoksaalsest kassist - elus ja surnud samal ajal, kuni vaatlus kukkus kassi seisundi olemasoluks kas surnud või elus - Schrödinger soovitas, et kui kaks erinevat kvantsüsteemi varasema kohtumise tõttu takerduvad või kvantiliselt omavahel seotud on, ühe kvantsüsteemi või oleku tunnused pole võimalikud, kui see ei sisalda teise süsteemi omadusi, hoolimata nende kahe ruumilisest kaugusest süsteemid.
Kvantpõimumine on aluseks kvantteleportatsiooni katsetele, mida teadlased täna teevad.
Kvantteleportatsioon ja ulme
Teadlaste teleportatsioon tugineb tänapäeval kvantpõimikule, nii et see, mis juhtub ühe osakesega, juhtub teisega silmapilkselt. Erinevalt ulmest ei tähenda see objekti või inimese füüsilist skannimist ja selle edastamist teise kohta, sest praegu on võimatu luua originaalse objekti või isiku täpset kvantkoopiat ilma seda hävitamata originaal.
Selle asemel tähistab kvantteleportatsioon kvantseisundi (nagu teave) liikumist ühest aatomist erinevaks aatomiks märkimisväärse erinevuse ulatuses. Michigani ülikooli ja Marylandi ülikooli ühise kvantiinstituudi teadusrühmad teatasid 2009. aastal, et lõpetasid selle konkreetse katse edukalt. Nende katses liikus teave ühest aatomist teise meetri kaugusel teise. Teadlased hoidsid katse ajal iga aatomit eraldi ümbristes.
Mida tulevik teleportatsiooni jaoks pakub
Kuigi idee inimese või eseme transportimisest Maalt kaugesse ruumi kosmosesse jääb teadusliku fantastika valdkonda hetkel on andmete kvanttelortatsioonil ühest aatomist teise potentsiaal rakendusteks mitmel areenil: arvutid, küberturvalisus, Internet ja veel.
Põhimõtteliselt võib iga süsteem, mis tugineb andmete edastamisele ühest kohast teise, näha, et andmeedastus toimub palju kiiremini, kui inimesed suudavad ette kujutada. Kui kvanttelortatsiooni tulemusel liiguvad andmed ühest kohast teise, ilma superpositsiooni tõttu ajavahemikuta - mõlemas eksisteerivad andmed arvuti kahendsüsteemis nii 0 kui ka 1 kahes olekus, kuni mõõtmine lagundab oleku 0 või 1 - andmed liiguvad kiiremini kui valgus. Kui see juhtub, läbib arvutitehnoloogia täiesti uue revolutsiooni.