Teleportointi on aineen tai energian siirtämistä paikasta toiseen ilman, että kumpikaan niistä ylittää etäisyyttä perinteisessä fyysisessä mielessä. Kun kapteeni James T. Star Trek -sarjan ja elokuvien Kirk kertoi ensin Starship Enterprise -insinöörille Montgomerylle "Scotty" Scott "säteyttää minut" vuonna 1967, toimijat eivät tienneet, että vuoteen 1993 mennessä IBM: n tiedemies Charles H. Bennett ja hänen kollegansa ehdottavat tieteellistä teoriaa, joka ehdottaa teleportion tosielämän mahdollisuutta.
Vuoteen 1998 mennessä teleportoinnista tuli todellisuutta, kun Kalifornian teknillisen instituutin fyysikot kvanttitelortoivat a valohiukkasen laboratoriossa paikasta toiseen ilman, että se ylittäisi fyysisesti näiden kahden välistä etäisyyttä sijainnit. Vaikka tieteiskirjallisuuden ja tieteellisen tosiasian välillä on joitain yhtäläisyyksiä, reaalimaailman teleportointi eroaa suuresti fiktiivisistä juuristaan.
Teleportoinnin juuret: kvanttifysiikka ja mekaniikka
Siihen tieteenalaan, joka johti ensimmäiseen teleportointiin vuonna 1998, juuret ovat kvanttimekaniikan isältä, saksalaiselta fyysikolta Max Planckilta. Hänen työnsä termodynamiikassa vuosina 1900 ja 1905 johti hänet löytämään erilliset energiapaketit, joita hän kutsui "kvanteiksi". Hänen teoriassaan nyt tunnetaan Planckin vakiona, hän kehitti kaavan, joka kuvaa kuinka kvantit toimivat subatomisella tasolla sekä hiukkasina että aaltoja.
Monet kvanttimekaniikan säännöt ja periaatteet makroskooppisella tasolla kuvaavat näitä kahta esiintymistyyppiä: aaltojen ja hiukkasten kaksoisolennot. Hiukkaset, jotka ovat paikallisia kokemuksia, välittävät sekä massaa että energiaa liikkeessä. Delokalisoituja tapahtumia edustavat aallot leviävät avaruusaikaan, kuten valoaallot sähkömagneettisessa spektrissä, ja kuljettavat energiaa, mutta eivät massaa liikkuessaan. Esimerkiksi biljardipöydän pallot - esineet, joihin voit koskettaa - käyttäytyvät kuin hiukkaset, kun taas lampi-aallot käyttäytyvät kuin aallot, joissa ei ole "veden nettokuljetusta: siis ei massan nettokuljetusta", kirjoittaa Exeterin yliopiston fysiikan professori Stephen Jenkins Iso-Britannia
Perussääntö: Heisenbergin epävarmuusperiaate
Yksi maailmankaikkeuden perussääntö, jonka Werner Heisenberg kehitti vuonna 1927, tunnetaan nyt nimellä Heisenbergin epävarmuus periaatteessa, sanoo, että on olemassa sisäinen epäily, joka liittyy tietämään minkä tahansa henkilön tarkka sijainti ja työntövoima hiukkanen. Mitä enemmän voit mitata yhtä hiukkasen attribuutista, kuten työntövoimaa, sitä epäselvämmäksi hiukkasen sijainnista tulee tietoa. Toisin sanoen, periaate sanoo, ettet voi tuntea hiukkasen molempia tiloja samanaikaisesti, vielä vähemmän tietää monien hiukkasten useita tiloja kerralla. Heisenbergin epävarmuusperiaate tekee yksin teleportoinnin idean mahdottomaksi. Mutta tässä kvanttimekaniikka muuttuu oudoksi, ja se johtuu fyysikko Erwin Schrödingerin tutkimuksesta kvanttitangotuksesta.
Karmea toiminta etäisyydellä ja Schrödingerin kissa
Kokonaisuudessaan yksinkertaisimmilla termeillä kvanttisitoutuminen, jota Einstein kutsui "pelottavaksi toiminnaksi etäisyydellä", sanoo lähinnä, että yhden kietoutuneen hiukkasen mittaus vaikuttaa toisen takertuneen hiukkasen mittaamiseen, vaikka näiden kahden välillä olisi suuri etäisyys hiukkasia.
Schrödinger kuvaili tätä ilmiötä vuonna 1935 "poikkeamana klassisista ajattelulinjoista" ja julkaisi sen kaksiosaisessa artikkelissa, jossa hän kutsui teoriaa "Verschränkungiksi" tai sotkeutumiseksi. Siinä artikkelissa, jossa hän puhui myös paradoksaalisesta kissastaan - elossa ja kuollut samanaikaisesti, kunnes havainto romahti kissan tilan olemassaolon joko kuollut tai elossa - Schrödinger ehdotti, että kun kaksi erillistä kvanttijärjestelmää sotkeutuu tai kvanttisesti kytkeytyy edellisen kohtaamisen vuoksi, selitys yhden kvanttijärjestelmän tai tilan ominaisuudet eivät ole mahdollisia, jos ne eivät sisällä toisen järjestelmän ominaisuuksia riippumatta näiden kahden välisestä etäisyydestä järjestelmät.
Kvanttitartunta muodostaa perustan kvantti-teleportointikokeille, joita tutkijat tekevät tänään.
Kvanttiasennukset ja tieteiskirjallisuus
Tutkijoiden suorittama teleportointi perustuu nykyään kvanttipitoisuuteen, joten se, mitä tapahtuu yhdelle hiukkaselle, tapahtuu toiselle välittömästi. Toisin kuin tieteiskirjallisuus, se ei tarkoita kohteen tai henkilön fyysistä skannaamista ja lähettämistä toiseen paikkaan, koska tällä hetkellä on mahdotonta luoda tarkkaa kvanttikopiota alkuperäisestä esineestä tai henkilöstä tuhoamatta sitä alkuperäinen.
Sen sijaan kvantti teleportointi edustaa kvanttitilan (kuten informaation) siirtämistä yhdestä atomista toiseen atomiin huomattavan eron yli. Michiganin yliopiston ja Marylandin yliopiston Joint Quantum Institute -yliopiston tieteelliset ryhmät ilmoittivat vuonna 2009 suorittaneensa tämän kokeen onnistuneesti. Kokeessaan tiedot yhdestä atomista siirtyivät toiseen metrin päässä toisistaan. Tutkijat pitivät kutakin atomia erillisissä koteloissa kokeen aikana.
Mitä tulevaisuus odottaa teleportointia varten
Vaikka ajatus henkilön tai esineen kuljettamisesta maapallolta kaukaiselle paikalle avaruudessa pysyy tieteiskirjallisuudessa. Tällä hetkellä datan kvantti teleportoinnista atomista toiseen on potentiaalia sovelluksille useilla areenoilla: tietokoneet, kyberturvallisuus, Internet ja enemmän.
Periaatteessa mikä tahansa järjestelmä, joka luottaa tiedonsiirtoon paikasta toiseen, voisi nähdä tiedonsiirron tapahtuvan paljon nopeammin kuin ihmiset pystyvät kuvittelemaan. Kun kvantti teleportointi johtaa datan siirtymiseen paikasta toiseen ilman viivettä päällekkäisyyden vuoksi - molemmissa olevat tiedot sekä 0: n että 1: n kaksoistilat tietokoneen binaarijärjestelmässä, kunnes mittaus romahtaa tilan 0: ksi tai 1: ksi - data liikkuu nopeammin kuin kevyt. Kun näin tapahtuu, tietotekniikka käy läpi aivan uuden vallankumouksen.