A teleportáció az anyag vagy az energia egyik helyről a másikra történő átvitelét jelenti, anélkül, hogy bármelyikük átlépné a távolságot a hagyományos fizikai értelemben. Amikor James T. kapitány Kirk a "Star Trek" tévésorozatból és filmekből először a Starship Enterprise mérnökének, Montgomerynek nyilatkozott "Scotty" Scott 1967-ben "sugároz engem", a színészek nem tudták, hogy 1993-ra az IBM tudósa H. Károly Bennett és munkatársai egy tudományos elméletet javasolnak, amely felveti a teleportálás valós lehetőségeit.
1998-ra a teleportálás valósággá vált, amikor a Kaliforniai Műszaki Intézet fizikusai kvantumteleportálták a fényrészecske egyik helyről a másikra egy laboratóriumban anélkül, hogy fizikailag átlépné a kettő közötti távolságot helyszínek. Noha vannak hasonlóságok a tudományos-fantasztikus és a tudományos tények között, a valós világban a teleportáció nagyban különbözik kitalált gyökereitől.
Teleportációs gyökerek: Kvantumfizika és mechanika
A tudomány azon ága, amely 1998-ban az első teleportáláshoz vezetett, a kvantummechanika atyjától, a német fizikustól, Max Plancktól származik. 1900-ban és 1905-ben végzett termodinamikai munkája különféle energiacsomagok felfedezéséhez vezetett, amelyeket "kvantumoknak" nevezett. Elméletében most Planck állandójának nevezik, kifejlesztett egy képletet, amely leírja, hogy a kvanták szubatomi szinten miként teljesítenek részecskéket és hullámok.
A kvantummechanikában makroszkopikus szinten sok szabály és elv írja le ezt a kétféle előfordulást: a hullámok és a részecskék kettős létezését. A részecskék, mivel lokalizált tapasztalatok, mind a tömeget, mind az energiát mozgásban közvetítik. A delokalizált eseményeket ábrázoló hullámok átterjednek a tér-időben, például az elektromágneses spektrum fényhullámai, és mozgás közben energiát hordoznak, de tömegüket nem. Például a golyók a biliárdasztalon - tárgyak, amelyeket megérinthet - részecskékként viselkednek, míg a tó hullámai hullámként viselkednek, ahol nincs "nettó vízszállítás: tehát nincs nettó tömegszállítás" - írja Stephen Jenkins, az Exeteri Egyetem fizika professzora a Egyesült Királyság
Alapszabály: Heisenberg bizonytalansági elve
Az univerzum egyik alapvető szabálya, amelyet Werner Heisenberg dolgozott ki 1927-ben, ma Heisenberg bizonytalanságának nevezik. elv szerint azt mondja, hogy létezik egy belső kétség, amely kapcsolatban áll az egyén pontos helyének és lendületének ismeretével részecske. Minél jobban meg tudja mérni a részecske egyik tulajdonságát, például a tolóerőt, annál egyértelműbbé válik a részecske elhelyezkedésére vonatkozó információ. Más szavakkal, az elv azt mondja, hogy nem ismerheti meg a részecske mindkét állapotát egyszerre, annál kevésbé, hogy sok részecske több állapotát ismeri egyszerre. Heisenberg bizonytalansági elve önmagában lehetetlenné teszi a teleportálás gondolatát. De itt válik furcsává a kvantummechanika, és ennek köszönhető Erwin Schrödinger fizikus tanulmánya a kvantum összefonódásáról.
Kísérteties akció távolságban és Schrödinger macskája
A legegyszerűbb fogalmakkal összefoglalva a kvantum-összefonódás, amelyet Einstein "távolsági kísérteties cselekedetnek" nevezett, lényegében azt mondja, hogy egy összefonódott részecske mérése akkor is hatással van a második kusza részecske mérésére, ha nagy a távolság a kettő között részecskék.
Schrödinger ezt a jelenséget 1935-ben "a klasszikus gondolatmenetektől való eltérésként" írta le, és két részből álló cikkben tette közzé, amelyben az elméletet "Verschränkung" -nak vagy összefonódásnak nevezte. Abban az írásban, amelyben paradox macskájáról is beszélt - egyszerre élve és holtan, amíg a megfigyelés össze nem rombolta a macska állapotát akár holtan, akár élve - Schrödinger azt javasolta, hogy amikor két különálló kvantumrendszer összefonódik vagy kvantumkapcsolatba kerül egy korábbi találkozás miatt, az egyik kvantumrendszer vagy állapot jellemzői nem lehetségesek, ha nem tartalmazzák a másik rendszer jellemzőit, függetlenül a kettő közötti térbeli távolságtól rendszerek.
A kvantum összefonódása képezi a kvantum teleportációs kísérletek alapját, amelyet a tudósok ma végeznek.
Kvantumos teleportálás és tudományos fantasztikus filmek
A tudósok általi teleportálás ma a kvantum összefonódására támaszkodik, így ami az egyik részecskével történik, az a másikra azonnal megtörténik. A tudományos fantasztikától eltérően ez nem foglalja magában egy tárgy vagy egy személy fizikai beolvasását és más helyre történő továbbítását, mert jelenleg lehetetlen az eredeti tárgy vagy személy pontos kvantummásolatát létrehozni anélkül, hogy megsemmisítenénk eredeti.
Ehelyett a kvantumteleportálás azt jelenti, hogy a kvantumállapot (mint az információ) egyik atomról egy másik atomra jelentős mozgást mutat. A Michigani Egyetem és a Marylandi Egyetem Joint Quantum Institute tudományos csoportjai 2009-ben arról számoltak be, hogy sikeresen befejezték ezt a kísérletet. Kísérletük során az egyik atomtól származó információk egymástól méter távolságra mozogtak a másikba. A tudósok a kísérlet során az egyes atomokat külön zárt helyiségekben tartották.
Mit vár a jövő a teleportálásra
Míg az a gondolat, hogy egy személyt vagy egy tárgyat a Földről egy távoli helyre szállítunk az űrben, továbbra is a tudományos Az adatok kvantumteleportálása egyik atomról a másikra számos arénában alkalmazható: számítógépek, kiberbiztonság, Internet és több.
Alapvetően bármely olyan rendszer, amely az adatok egyik helyről a másikra történő továbbítására támaszkodik, láthatja, hogy az adatátvitel sokkal gyorsabban történik, mint ahogy az emberek el tudják képzelni. Amikor a kvantumteleportálás eredményeként az adatok egyik helyről a másikra időzítés nélkül kerülnek, a szuperpozíció miatt - az adatok mindkét mind a 0, mind az 1 kettős állapota a számítógép bináris rendszerében, amíg a mérés 0 vagy 1 állapotra nem bontja az állapotot - az adatok gyorsabban mozognak, mint a fény. Amikor ez megtörténik, a számítástechnika egy teljesen új forradalomon megy keresztül.