Is teleportatie mogelijk in het echte leven?

Teleportatie is de overdracht van materie of energie van de ene locatie naar de andere zonder dat een van beide de afstand overschrijdt in de traditionele fysieke zin. Toen kapitein James T. Kirk van de "Star Trek" tv-series en films vertelde het eerst aan Starship Enterprise-ingenieur, Montgomery "Scotty" Scott om "me omhoog te stralen" in 1967, wisten de acteurs niet dat in 1993, IBM-wetenschapper Karel H. Bennett en collega's zouden een wetenschappelijke theorie voorstellen die de reële mogelijkheid van teleportatie suggereerde.

In 1998 werd teleportatie werkelijkheid toen natuurkundigen van het California Institute of Technology kwantum-teleporteerden a lichtdeeltje van de ene naar de andere locatie in een laboratorium zonder dat het fysiek de afstand tussen de twee overschrijdt locaties. Hoewel er enkele overeenkomsten zijn tussen science fiction en science fact, verschilt de teleportatie in de echte wereld sterk van de fictieve wortels.

De tak van wetenschap die in 1998 tot die eerste teleportatie leidde, vindt zijn oorsprong in de vader van de kwantummechanica, de Duitse natuurkundige Max Planck. Zijn werk in de thermodynamica in 1900 en 1905 leidde hem tot de ontdekking van verschillende energiepakketten die hij 'quanta' noemde. In zijn theorie nu bekend als de constante van Planck, ontwikkelde hij een formule die beschrijft hoe quanta op subatomair niveau presteren als zowel deeltjes als golven.

Veel regels en principes in de kwantummechanica op macroscopisch niveau beschrijven deze twee soorten gebeurtenissen: het dubbele bestaan ​​van golven en deeltjes. Deeltjes, die gelokaliseerde ervaringen zijn, brengen in beweging zowel massa als energie over. Golven, die gedelokaliseerde gebeurtenissen vertegenwoordigen, verspreiden zich over ruimte-tijd, zoals lichtgolven in het elektromagnetische spectrum, en dragen energie maar geen massa als ze bewegen. Zo gedragen de ballen op een pooltafel – objecten die je kunt aanraken – zich als deeltjes, terwijl rimpelingen op een vijver zich gedragen als golven waar er is "geen netto transport van water: dus geen netto transport van massa", schrijft Stephen Jenkins, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Exeter in de Verenigde Staten. VK

Een fundamentele regel van het universum, ontwikkeld door Werner Heisenberg in 1927, nu bekend als de onzekerheid van Heisenberg principe, zegt dat er een intrinsieke twijfel bestaat die verband houdt met het kennen van de exacte locatie en de stuwkracht van een persoon deeltje. Hoe meer je een van de attributen van het deeltje kunt meten, zoals stuwkracht, hoe onduidelijker de informatie over de locatie van het deeltje wordt. Met andere woorden, het principe zegt dat je niet beide toestanden van het deeltje tegelijkertijd kunt kennen, laat staan ​​de meerdere toestanden van veel deeltjes tegelijk. Op zichzelf maakt het onzekerheidsprincipe van Heisenberg het idee van teleportatie onmogelijk. Maar dit is waar kwantummechanica raar wordt, en dat komt door de studie van natuurkundige Erwin Schrödinger naar kwantumverstrengeling.

Wanneer samengevat in de eenvoudigste bewoordingen, zegt kwantumverstrengeling, die Einstein 'spookachtige actie op afstand' noemde, in wezen dat meting van één verstrengeld deeltje beïnvloedt de meting van het tweede verstrengelde deeltje, zelfs als er een grote afstand tussen de twee is deeltjes.

Schrödinger beschreef dit fenomeen in 1935 als een "afwijking van klassieke denklijnen" en publiceerde het in een tweedelige paper waarin hij de theorie "Verschränkung" of verstrengeling noemde. In die krant, waarin hij ook sprak over zijn paradoxale kat – levend en dood tegelijk totdat observatie het bestaan ​​van de toestand van de kat instortte tot dood of levend - Schrödinger suggereerde dat wanneer twee afzonderlijke kwantumsystemen verstrengeld raken of kwantumverbonden raken vanwege een eerdere ontmoeting, een verklaring van de kenmerken van een kwantumsysteem of toestand is niet mogelijk als het niet de kenmerken van het andere systeem omvat, ongeacht de ruimtelijke afstand tussen de twee systemen.

Kwantumverstrengeling vormt de basis van experimenten met kwantumteleportatie die wetenschappers tegenwoordig uitvoeren.

Teleportatie door wetenschappers is tegenwoordig afhankelijk van kwantumverstrengeling, zodat wat er met het ene deeltje gebeurt, onmiddellijk met het andere gebeurt. In tegenstelling tot sciencefiction, gaat het niet om het fysiek scannen van een object of een persoon en het naar een andere locatie verzenden, omdat het momenteel onmogelijk is om een ​​exacte kwantumkopie van het oorspronkelijke object of de oorspronkelijke persoon te maken zonder de origineel.

In plaats daarvan vertegenwoordigt kwantumteleportatie het verplaatsen van een kwantumtoestand (zoals informatie) van het ene atoom naar een ander atoom over een aanzienlijk verschil. Wetenschappelijke teams van de Universiteit van Michigan en het Joint Quantum Institute van de Universiteit van Maryland rapporteerden in 2009 dat ze dit specifieke experiment met succes hadden voltooid. In hun experiment verplaatste informatie van het ene atoom zich naar het andere op een meter afstand. Wetenschappers hielden elk atoom tijdens het experiment in afzonderlijke omhulsels.

Hoewel het idee om een ​​persoon of een object van de aarde naar een verre locatie in de ruimte te vervoeren, voor de moment heeft kwantumteleportatie van gegevens van het ene atoom naar het andere potentieel voor toepassingen in meerdere arena's: computers, cyberbeveiliging, internet en meer.

In principe kan elk systeem dat afhankelijk is van het verzenden van gegevens van de ene locatie naar de andere, gegevensoverdrachten veel sneller zien plaatsvinden dan mensen zich kunnen voorstellen. Wanneer kwantumteleportatie ertoe leidt dat gegevens van de ene locatie naar de andere worden verplaatst zonder tijdsverloop vanwege superpositie - de gegevens die in beide de dubbele toestanden van zowel 0 als 1 in het binaire systeem van een computer totdat de meting de toestand in 0 of 1 doet instorten - gegevens bewegen sneller dan de snelheid van licht. Wanneer dit gebeurt, zal de computertechnologie een geheel nieuwe revolutie ondergaan.