Teleportering er overføring av materie eller energi fra ett sted til et annet uten at noen av dem krysser avstanden i tradisjonell fysisk forstand. Da kaptein James T. Kirk fra TV-serien og filmene "Star Trek" fortalte først Starship Enterprise ingeniør, Montgomery "Scotty" Scott for å "stråle meg" i 1967, lite visste skuespillerne det innen 1993, IBM-forsker Charles H. Bennett og kolleger ville foreslå en vitenskapelig teori som foreslo den virkelige muligheten for teleportering.
I 1998 ble teleportering virkelighet da fysikere ved California Institute of Technology kvante-teleporterte a lyspartikkel fra ett sted til et annet i et laboratorium uten at det fysisk krysser avstanden mellom de to lokasjoner. Mens noen likheter eksisterer mellom science fiction og science-faktum, skiller teleporteringen i den virkelige verden seg sterkt fra dens fiktive røtter.
Teleporteringsrøtter: kvantefysikk og mekanikk
Vitenskapsgrenen som førte til den første teleporteringen i 1998, får røttene fra kvantemekanikkens far, den tyske fysikeren Max Planck. Hans arbeid i termodynamikk i 1900 og 1905 førte ham til oppdagelsen av forskjellige energipakker han kalte "quanta". I hans teori, nå kjent som Plancks konstant, utviklet han en formel som beskriver hvordan kvanta, på et subatomært nivå, fungerer som både partikler og bølger.
Mange regler og prinsipper i kvantemekanikk på makroskopisk nivå beskriver disse to typer forekomster: den doble eksistensen av bølger og partikler. Partikler, som er lokaliserte opplevelser, formidler både masse og energi i bevegelse. Bølger, som representerer avlokaliserte hendelser, spredt over romtid, for eksempel lysbølger i det elektromagnetiske spekteret, og bærer energi, men ikke masse når de beveger seg. For eksempel oppfører ballene på et biljardbord - gjenstander du kan berøre - som partikler, mens krusninger på en dam oppfører seg som bølger der det er "ingen nettotransport av vann: derav ingen nettotransport av masse," skriver Stephen Jenkins, fysikkprofessor ved University of Exeter i Storbritannia
Grunnleggende regel: Heisenbergs usikkerhetsprinsipp
En grunnleggende regel i universet, utviklet av Werner Heisenberg i 1927, nå kjent som Heisenbergs usikkerhet prinsipp, sier at det eksisterer en iboende tvil knyttet til å vite den nøyaktige plasseringen og skyvverdien til ethvert individ partikkel. Jo mer du kan måle en av partikkelens attributter, for eksempel skyvekraft, jo mer uklar blir informasjonen om partikkelens plassering. Med andre ord, prinsippet sier at du ikke kan kjenne begge tilstandene til partikkelen samtidig, langt mindre kjenner de mange tilstandene til mange partikler samtidig. På egen hånd gjør Heisenbergs usikkerhetsprinsipp ideen om teleportering umulig. Men det er her kvantemekanikken blir rar, og det skyldes fysikeren Erwin Schrödingers studie av kvanteforvikling.
Spooky Action at a Distance og Schrödinger's Cat
Når det er oppsummert i de enkleste termer, sier kvanteforvikling, som Einstein kalte "nifs handling på avstand", i hovedsak at måling av en sammenfiltret partikkel påvirker målingen av den andre sammenfiltrede partikkelen selv om det er stor avstand mellom de to partikler.
Schrödinger beskrev dette fenomenet i 1935 som en "avvik fra klassiske tankelinjer" og publiserte det i et todelt papir der han kalte teorien "Verschränkung", eller sammenfiltring. I det papiret, der han også snakket om sin paradoksale katt - levende og død samtidig til observasjon kollapset eksistensen av kattens tilstand til den var enten død eller levende - Schrödinger foreslo at når to separate kvantesystemer vikles sammen eller kvantumkobles på grunn av et tidligere møte, en forklaring på egenskapene til det ene kvantesystemet eller tilstanden er ikke mulig hvis det ikke inkluderer egenskapene til det andre systemet, uansett romlig avstand mellom de to systemer.
Kvantforvikling danner grunnlaget for kvante teleporteringseksperimenter forskere gjennomfører i dag.
Kvante teleportering og science fiction
Teleportering av forskere i dag er avhengig av kvanteforvikling, slik at det som skjer med den ene partikkelen skjer øyeblikkelig med den andre. I motsetning til science fiction innebærer det ikke fysisk skanning av en gjenstand eller en person og overføring til et annet sted, fordi det for øyeblikket er umulig å lage en presis kvantekopi av den opprinnelige gjenstanden eller personen uten å ødelegge opprinnelig.
I stedet representerer kvante teleportering å flytte en kvantetilstand (som informasjon) fra ett atom til et annet atom over en betydelig forskjell. Vitenskapelige team fra University of Michigan og Joint Quantum Institute ved University of Maryland rapporterte i 2009 at de fullførte dette eksperimentet. I eksperimentet deres flyttet informasjon fra ett atom til et annet en meter fra hverandre. Forskere holdt hvert atom i separate innhegninger under eksperimentet.
Hva fremtiden har for teleportering
Mens ideen om å transportere en person eller en gjenstand fra jorden til et fjernt sted i verdensrommet, forblir i science fiction-området for øyeblikk, kvante teleportering av data fra ett atom til et annet har potensial for applikasjoner på flere arenaer: datamaskiner, cybersikkerhet, Internett og mer.
I utgangspunktet kan ethvert system som er avhengig av å overføre data fra ett sted til et annet, se dataoverføringer skjer mye raskere enn folk kan begynne å forestille seg. Når kvante teleportering resulterer i at data beveger seg fra ett sted til et annet uten tidsforløp på grunn av superposisjon - dataene som finnes i begge de doble tilstandene til både 0 og 1 i datamaskinens binære system til måling kollapser tilstanden til 0 eller 1 - data beveger seg raskere enn hastigheten på lys. Når dette skjer, vil datateknologi gjennomgå en helt ny revolusjon.