Teleportacja to transfer materii lub energii z jednego miejsca do drugiego bez przekraczania odległości w tradycyjnym sensie fizycznym. Kiedy kapitan James T. Kirk z serialu telewizyjnego i filmów „Star Trek” po raz pierwszy powiedział inżynierowi Starship Enterprise, Montgomery „Scotty” Scott do „przesyłania mnie” w 1967 roku, aktorzy niewiele o tym wiedzieli do 1993 roku, naukowiec IBM Karol H. Bennett i koledzy przedstawiliby teorię naukową, która sugerowałaby realną możliwość teleportacji.
W 1998 roku teleportacja stała się rzeczywistością, kiedy fizycy z California Institute of Technology teleportowali kwantowo cząstka światła z jednego miejsca do drugiego w laboratorium bez fizycznego przekraczania odległości między nimi lokalizacje. Chociaż istnieją pewne podobieństwa między fantastyką naukową a faktami naukowymi, teleportacja w prawdziwym świecie znacznie różni się od jej fikcyjnych korzeni.
Korzenie teleportacji: fizyka i mechanika kwantowa
Dziedzina nauki, która doprowadziła do tej pierwszej teleportacji w 1998 roku, wywodzi się od ojca mechaniki kwantowej, niemieckiego fizyka Maxa Plancka. Jego praca w latach 1900 i 1905 w dziedzinie termodynamiki doprowadziła go do odkrycia odrębnych pakietów energii, które nazwał „kwantami”. W swojej teorii obecnie znany jako stała Plancka, opracował wzór opisujący, jak kwanty na poziomie subatomowym zachowują się zarówno jako cząstki, jak i fale.
Wiele reguł i zasad mechaniki kwantowej na poziomie makroskopowym opisuje te dwa typy zdarzeń: podwójne istnienie fal i cząstek. Cząsteczki, będące zlokalizowanymi doświadczeniami, przekazują zarówno masę, jak i energię w ruchu. Fale reprezentujące zdelokalizowane zdarzenia rozchodzą się w czasoprzestrzeni, takie jak fale świetlne w widmie elektromagnetycznym i przenoszą energię, ale nie masę, gdy się poruszają. Na przykład kule na stole bilardowym – obiekty, których można dotknąć – zachowują się jak cząsteczki, a fale na stawie zachowują się jak fale, na których „nie ma transportu netto wody: stąd nie ma transportu netto masy”, pisze Stephen Jenkins, profesor fizyki na University of Exeter w Wielka Brytania
Podstawowa zasada: zasada nieoznaczoności Heisenberga
Jedna fundamentalna zasada wszechświata, opracowana przez Wernera Heisenberga w 1927 roku, obecnie znana jako niepewność Heisenberga zasada, mówi, że istnieje nieodłączna wątpliwość związana ze znajomością dokładnej lokalizacji i siły działania jakiejkolwiek osoby. cząstka. Im więcej można zmierzyć jednego z atrybutów cząstki, takich jak ciąg, tym bardziej niejasna staje się informacja o położeniu cząstki. Innymi słowy, zasada mówi, że nie można znać obu stanów cząstki w tym samym czasie, a tym bardziej nie znać wielu stanów wielu cząstek jednocześnie. Sama zasada nieoznaczoności Heisenberga uniemożliwia ideę teleportacji. Ale tutaj mechanika kwantowa staje się dziwna, a to dzięki badaniom fizyka Erwina Schrödingera nad splątaniem kwantowym.
Upiorna akcja na odległość i kot Schrödingera
Podsumowując w najprostszy sposób, splątanie kwantowe, które Einstein nazwał „upiornym działaniem na odległość”, zasadniczo mówi, że pomiar jednej splątanej cząstki wpływa na pomiar drugiej splątanej cząstki, nawet jeśli odległość między nimi jest duża cząstki.
Schrödinger opisał to zjawisko w 1935 roku jako „odejście od klasycznych linii myślenia” i opublikował je w dwuczęściowym artykule, w którym nazwał teorię „Verschränkung” lub uwikłaniem. W tym artykule, w którym również mówił o swoim paradoksalnym kocie – żywym i martwym jednocześnie, dopóki obserwacja nie zawaliła istnienia stanu kota w jego byt. martwy lub żywy – Schrödinger zasugerował, że kiedy dwa oddzielne układy kwantowe zostają splątane lub kwantowo połączone z powodu poprzedniego spotkania, wyjaśnienie cechy jednego układu lub stanu kwantowego nie są możliwe, jeśli nie zawierają cech drugiego układu, bez względu na odległość przestrzenną między nimi systemy.
Splątanie kwantowe stanowi podstawę przeprowadzanych obecnie przez naukowców eksperymentów z teleportacją kwantową.
Teleportacja kwantowa i science fiction
Teleportacja przez naukowców opiera się dziś na splątaniu kwantowym, tak że to, co dzieje się z jedną cząsteczką, natychmiast przydarza się drugiej. W przeciwieństwie do science fiction nie polega na fizycznym skanowaniu obiektu lub osoby i przesyłaniu go w inne miejsce, ponieważ obecnie nie można stworzyć dokładnej kwantowej kopii oryginalnego obiektu lub osoby bez zniszczenia destroy oryginał.
Zamiast tego teleportacja kwantowa reprezentuje przenoszenie stanu kwantowego (takiego jak informacja) z jednego atomu do innego atomu w znacznej różnicy. Zespoły naukowe z University of Michigan i Joint Quantum Institute na University of Maryland poinformowały w 2009 roku, że pomyślnie zakończyły ten konkretny eksperyment. W ich eksperymencie informacje z jednego atomu przesunęły się do drugiego o metr od siebie. Podczas eksperymentu naukowcy trzymali każdy atom w oddzielnych obudowach.
Co przyniesie przyszłość dla teleportacji?
Podczas gdy pomysł przetransportowania osoby lub obiektu z Ziemi do odległego miejsca w kosmosie pozostaje w sferze science fiction dla teleportacja kwantowa danych z jednego atomu do drugiego ma potencjał do zastosowań na wielu obszarach: komputery, cyberbezpieczeństwo, Internet i więcej.
Zasadniczo każdy system, który polega na przesyłaniu danych z jednego miejsca do drugiego, może widzieć, że transmisja danych zachodzi znacznie szybciej, niż ludzie mogą sobie wyobrazić. Gdy teleportacja kwantowa powoduje, że dane przemieszczają się z jednej lokalizacji do drugiej bez upływu czasu z powodu superpozycji – dane istniejące w obu podwójne stany zarówno 0, jak i 1 w systemie binarnym komputera, dopóki pomiar nie zmieni stanu na 0 lub 1 – dane poruszają się szybciej niż prędkość lekki. Kiedy tak się stanie, technologia komputerowa przejdzie zupełnie nową rewolucję.