Teleportacija yra materijos ar energijos perkėlimas iš vienos vietos į kitą, nė vienam iš jų neperžengiant atstumo tradicine fizine prasme. Kai kapitonas Jamesas T. Kirkas iš „Star Trek“ televizijos serialų ir filmų pirmą kartą pasakojo „Starship Enterprise“ inžinieriui Montgomery „Scotty“ Scottas, norėdamas mane „apšviesti“ 1967 m., Aktoriai dar nežinojo, kad iki 1993 m. IBM mokslininkas Charlesas H. Bennettas ir jo kolegos pasiūlys mokslinę teoriją, kuri pasiūlytų realią teleportacijos galimybę.
1998 m. Teleportacija tapo realybe, kai Kalifornijos technologijos instituto fizikai kvantiniu būdu teleportavo a šviesos dalelė iš vienos laboratorijos vietos į kitą, jai fiziškai neperžengiant atstumo tarp dviejų vietose. Nors egzistuoja tam tikri mokslinės fantastikos ir mokslo faktų panašumai, teleportacija realiame pasaulyje labai skiriasi nuo jos išgalvotų šaknų.
Teleportacijos šaknys: kvantinė fizika ir mechanika
Mokslo šaka, dėl kurios 1998 m. Įvyko pirmoji teleportacija, prasidėjo nuo kvantinės mechanikos tėvo vokiečių fiziko Maxo Plancko. 1900 ir 1905 m. Darbas termodinamikos srityje leido atrasti skirtingus energijos paketus, kuriuos jis vadino „kvantais“. Savo teorijoje dabar žinomas kaip Plancko konstanta, jis sukūrė formulę, apibūdinančią, kaip kvantai subatominiame lygmenyje veikia kaip dalelės ir bangos.
Daugelis kvantinės mechanikos taisyklių ir principų makroskopiniame lygmenyje apibūdina šiuos du įvykių tipus: dvigubą bangų ir dalelių egzistavimą. Dalelės, būdamos lokalizuota patirtimi, perteikia tiek masę, tiek energiją. Bangos, reprezentuojančios delokalizuotus įvykius, skleidžiasi erdvėlaikyje, pavyzdžiui, šviesos bangos elektromagnetiniame spektre, ir juda nešančios energiją, bet ne masę. Pavyzdžiui, kamuoliai ant biliardo stalo - daiktai, prie kurių galite prisiliesti - elgiasi kaip dalelės, o tvenkinio bangelės - kaip bangos, kur nėra „jokio grynojo vandens gabenimo: taigi ir neto masės gabenimo“, - rašo Stephenas Jenkinsas, Exeterio universiteto fizikos profesorius. JK
Pagrindinė taisyklė: Heisenbergo neapibrėžtumo principas
Viena pagrindinių visatos taisyklių, kurias 1927 m. Sukūrė Werneris Heisenbergas, dabar žinoma kaip Heisenbergo neapibrėžtumas iš esmės sako, kad egzistuoja savaiminė abejonė, susijusi su tikslios kiekvieno asmens buvimo vietos ir potraukio žinojimu dalelė. Kuo daugiau galite išmatuoti vieną iš dalelės atributų, pvz., Trauką, tuo neaiškesnė tampa informacija apie dalelės vietą. Kitaip tariant, principas sako, kad jūs negalite žinoti abiejų dalelės būsenų vienu metu, o tuo labiau žinoti kelias daugelio dalelių būsenas vienu metu. Dėl Heisenbergo neapibrėžtumo principo teleportacijos idėja tampa neįmanoma. Bet čia kvantinė mechanika tampa keista, ir tai lemia fiziko Erwino Schrödingerio atliktas kvantinio susipynimo tyrimas.
Baisus veiksmas per atstumą ir Schrödingerio katė
Apibendrinant paprasčiausiais terminais, kvantinis susipainiojimas, kurį Einšteinas pavadino „baisiu veiksmu per atstumą“, iš esmės sako, kad vienos susipainiojusios dalelės matavimas turi įtakos antrosios įsipainiojusios dalelės matavimui, net jei tarp jų yra didelis atstumas dalelės.
Schrödingeris 1935 m. Apibūdino šį reiškinį kaip „nukrypimą nuo klasikinių minties krypčių“ ir paskelbė jį dviejų dalių darbe, kuriame teoriją pavadino „Verschränkung“ arba įsipainiojimu. Tame darbe, kuriame jis taip pat kalbėjo apie savo paradoksalią katę - gyvą ir mirusią tuo pačiu metu, kol stebėjimas sugriovė katės būsenos egzistavimą arba negyvas, arba gyvas - Schrödingeris pasiūlė, kai dvi skirtingos kvantinės sistemos susipina arba kiek susiejamos dėl ankstesnio susitikimo, paaiškinti vienos kvantinės sistemos ar būsenos ypatybės neįmanomos, jei joje nėra kitos sistemos savybių, nesvarbu, koks yra erdvinis atstumas tarp dviejų sistemas.
Kvantinis susipynimas yra mokslininkų šiandien atliekamų kvantinės teleportacijos eksperimentų pagrindas.
Kvantinė teleportacija ir mokslinė fantastika
Mokslininkų teleportacija šiandien remiasi kvantiniu susipynimu, taigi tai, kas nutinka vienai dalelei, nutinka kitai akimirksniu. Skirtingai nei mokslinė fantastika, tai nereiškia fizinio objekto ar asmens nuskaitymo ir perdavimo į kitą vietą, nes šiuo metu neįmanoma sukurti tikslios kvantinės originalaus objekto ar asmens kopijos, nesunaikinant originalus.
Vietoj to, kvantinė teleportacija reiškia kvantinės būsenos (kaip ir informacijos) perkėlimą iš vieno atomo į kitą atomą per didelį skirtumą. Mičigano universiteto ir Jungtinio kvantų instituto Merilendo universitete mokslinės grupės 2009 m. Pranešė, kad sėkmingai užbaigė šį konkretų eksperimentą. Jų eksperimento metu informacija iš vieno atomo persikėlė į kitą metro atstumu. Mokslininkai eksperimento metu kiekvieną atomą laikė atskiruose gaubtuose.
Kokia ateitis laukia teleportacijos
Nors žmogaus ar daikto iš Žemės gabenimo į tolimą kosmoso vietą idėja tebėra mokslinės fantastikos srityje. Kvantinė duomenų teleportacija iš vieno atomo į kitą gali būti pritaikyta keliose arenose: kompiuteriuose, kibernetiniame saugume, internete ir dar.
Iš esmės bet kuri sistema, kuri remiasi duomenų perdavimu iš vienos vietos į kitą, gali matyti, kad duomenų perdavimas vyksta daug greičiau, nei žmonės gali įsivaizduoti. Kai dėl kvantinės teleportacijos duomenys perkeliami iš vienos vietos į kitą be pertraukos dėl superpozicijos - abiejuose dvigubos 0 ir 1 būsenos kompiuterio dvejetainėje sistemoje, kol matavimas subalansuos būseną į 0 arba 1 - duomenys juda greičiau nei lengvas. Kai tai atsitiks, kompiuterinės technologijos patirs visiškai naują revoliuciją.