Teleportarea este transferul de materie sau energie dintr-o locație în alta fără ca niciunul dintre ei să treacă distanța în sensul fizic tradițional. Când căpitanul James T. Kirk din serialul și filmele "Star Trek" i-a spus pentru prima dată inginerului Starship Enterprise, Montgomery „Scotty” Scott „să mă transmită” în 1967, puțin știau actorii că până în 1993, om de știință IBM Charles H. Bennett și colegii săi ar propune o teorie științifică care să sugereze posibilitatea reală a teleportării.
Până în 1998, teleportarea a devenit realitate atunci când fizicienii de la Institutul de Tehnologie din California au teleportat cuantic particulă de lumină dintr-o locație în alta într-un laborator fără ca aceasta să traverseze fizic distanța dintre cele două locații. Deși există unele asemănări între știința-ficțiune și faptul științific, teleportarea în lumea reală diferă foarte mult de rădăcinile sale fictive.
Rădăcini de teleportare: fizică și mecanică cuantică
Ramura științei care a dus la prima teleportare în 1998 își are rădăcinile de la tatăl mecanicii cuantice, fizicianul german Max Planck. Munca sa din 1900 și 1905 în termodinamică l-a condus la descoperirea unor pachete distincte de energie pe care le-a numit „quanta”. În teoria sa, cunoscută acum ca constanta lui Planck, el a dezvoltat o formulă care descrie modul în care cuantele, la nivel subatomic, se comportă atât ca particule cât și ca valuri.
Multe reguli și principii în mecanica cuantică la nivel macroscopic descriu aceste două tipuri de apariții: existența duală a undelor și particulelor. Particulele, fiind experiențe localizate, transmit atât masa cât și energia în mișcare. Valurile, reprezentând evenimente delocalizate, se răspândesc în spațiu-timp, cum ar fi undele de lumină din spectrul electromagnetic și transportă energie, dar nu masă în timp ce se mișcă. De exemplu, bilele de pe o masă de biliard - obiecte pe care le poți atinge - se comportă ca niște particule, în timp ce valurile de pe un iaz se comportă ca valurile unde „nu există transport net de apă: deci nu există transport net de masă”, scrie Stephen Jenkins, profesor de fizică la Universitatea din Exeter în REGATUL UNIT.
Regula fundamentală: principiul incertitudinii lui Heisenberg
O regulă fundamentală a universului, dezvoltată de Werner Heisenberg în 1927, cunoscută acum ca incertitudinea lui Heisenberg principiul, spune că există o îndoială intrinsecă legată de cunoașterea locației exacte și a propulsiei oricărui individ particule. Cu cât puteți măsura unul dintre atributele particulei, cum ar fi împingerea, cu atât informațiile despre locația particulei devin mai neclare. Cu alte cuvinte, principiul spune că nu puteți cunoaște ambele stări ale particulelor în același timp, cu atât mai puțin cunoașteți stările multiple ale multor particule simultan. De la sine, principiul incertitudinii lui Heisenberg face imposibilă ideea teleportării. Dar aici mecanica cuantică devine ciudată și se datorează studiului fizicianului Erwin Schrödinger despre încurcarea cuantică.
Acțiune înfricoșătoare la distanță și pisica lui Schrödinger
Când este rezumat în cel mai simplu dintre termeni, încurcarea cuantică, pe care Einstein a numit-o „acțiune înfricoșătoare la distanță”, spune în esență că măsurarea unei particule încurcate afectează măsurarea celei de-a doua particule încurcate, chiar dacă există o distanță mare între cele două particule.
Schrödinger a descris acest fenomen în 1935 ca o „abatere de la liniile de gândire clasice” și l-a publicat într-o lucrare în două părți în care el a numit teoria „Verschränkung” sau încurcarea. În acea lucrare, în care a vorbit și despre pisica sa paradoxală - vie și moartă în același timp până când observația a prăbușit existența stării pisicii în ea fie mort, fie viu - Schrödinger a sugerat că atunci când două sisteme cuantice separate se încurcă sau se leagă cuantic din cauza unei întâlniri anterioare, o explicație a caracteristicile unui sistem sau stare cuantice nu sunt posibile dacă nu includ caracteristicile celuilalt sistem, indiferent de distanța spațială dintre cele două sisteme.
Încurcătura cuantică stă la baza experimentelor de teleportare cuantică pe care oamenii de știință le desfășoară astăzi.
Teleportarea cuantică și știința-ficțiune
Teleportarea de către oamenii de știință de astăzi se bazează pe încurcarea cuantică, astfel încât ceea ce se întâmplă cu o particulă se întâmplă cu cealaltă instantaneu. Spre deosebire de science fiction, nu implică scanarea fizică a unui obiect sau a unei persoane și transmiterea acestuia în altă locație, deoarece în prezent este imposibil să creezi o copie cuantică precisă a obiectului sau persoanei originale fără a distruge original.
În schimb, teleportarea cuantică reprezintă deplasarea unei stări cuantice (cum ar fi informațiile) de la un atom la alt atom printr-o diferență considerabilă. Echipe științifice de la Universitatea din Michigan și Joint Quantum Institute de la Universitatea din Maryland au raportat în 2009 că au finalizat cu succes acest experiment. În experimentul lor, informațiile de la un atom s-au mutat la altul la un metru distanță. Oamenii de știință au ținut fiecare atom în incinte separate în timpul experimentului.
Ce ne rezervă viitorul pentru teleportare
În timp ce ideea de a transporta o persoană sau un obiect de pe Pământ într-o locație îndepărtată în spațiu rămâne în domeniul științifico-fantastic pentru moment, teleportarea cuantică a datelor de la un atom la altul are potențial pentru aplicații în mai multe arene: computere, securitate cibernetică, Internet și altele.
Practic, orice sistem care se bazează pe transmiterea de date dintr-o locație în alta ar putea vedea transmiterile de date apar mult mai repede decât oamenii își pot imagina. Când teleportarea cuantică are ca rezultat transferul de date dintr-o locație în alta fără nici un interval de timp din cauza suprapunerii - datele existente în ambele stările duale atât de 0, cât și de 1 în sistemul binar al unui computer până când măsurarea prăbușește starea în 0 sau 1 - datele se mișcă mai repede decât viteza de ușoară. Când se întâmplă acest lucru, tehnologia computerelor va suferi o revoluție cu totul nouă.