Телепортация - это передача материи или энергии из одного места в другое без пересечения ими расстояния в традиционном физическом смысле. Когда капитан Джеймс Т. Кирк из сериала и фильмов "Звездный путь" впервые рассказал инженеру Starship Enterprise Монтгомери. «Скотти» Скотт, чтобы «просветить меня» в 1967 году, актеры мало что знали, что к 1993 году ученый из IBM Чарльз Х. Беннет и его коллеги предложили научную теорию, предполагающую реальную возможность телепортации.
К 1998 году телепортация стала реальностью, когда физики из Калифорнийского технологического института квантово телепортировали частица света из одного места в другое в лаборатории без физического пересечения расстояния между ними локации. Хотя между научной фантастикой и научными фактами действительно существует некоторое сходство, телепортация в реальном мире сильно отличается от своих вымышленных корней.
Корни телепортации: квантовая физика и механика
Отрасль науки, которая привела к этой первой телепортации в 1998 году, берет свое начало от отца квантовой механики, немецкого физика Макса Планка. Его работы по термодинамике в 1900 и 1905 годах привели его к открытию отдельных пакетов энергии, которые он назвал «квантами». По его теории, теперь известная как постоянная Планка, он разработал формулу, которая описывает, как кванты на субатомном уровне действуют как частицы и волны.
Многие правила и принципы квантовой механики на макроскопическом уровне описывают эти два типа явлений: двойное существование волн и частиц. Частицы, будучи локализованными ощущениями, передают в движении как массу, так и энергию. Волны, представляющие делокализованные события, распространяются в пространстве-времени, такие как световые волны в электромагнитном спектре, и при движении переносят энергию, но не массу. Например, шары на бильярдном столе - объекты, к которым вы можете прикоснуться, - ведут себя как частицы, а рябь на пруду - как волны, где нет "чистого переноса воды: следовательно, нет чистого переноса массы", - пишет Стивен Дженкинс, профессор физики в Университете Эксетера. СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО.
Фундаментальное правило: принцип неопределенности Гейзенберга
Одно фундаментальное правило Вселенной, разработанное Вернером Гейзенбергом в 1927 году, теперь известно как неопределенность Гейзенберга. принцип, говорит, что существует внутреннее сомнение, связанное с знанием точного местоположения и толчка любого человека частица. Чем больше вы можете измерить один из атрибутов частицы, например тягу, тем более непонятной становится информация о местоположении частицы. Другими словами, принцип гласит, что вы не можете знать оба состояния частицы одновременно, а тем более знать сразу несколько состояний многих частиц. Сам по себе принцип неопределенности Гейзенберга делает идею телепортации невозможной. Но именно здесь квантовая механика становится странной, и это связано с исследованием квантовой запутанности физиком Эрвином Шредингером.
Жуткое действие на расстоянии и кот Шредингера
Если резюмировать простейшие термины, квантовая запутанность, которую Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии», по сути, говорит о том, что измерение одной запутанной частицы влияет на измерение второй запутанной частицы, даже если между ними большое расстояние. частицы.
Шредингер описал это явление в 1935 году как «отход от классических взглядов» и опубликовал его в статье, состоящей из двух частей, в которой он назвал теорию «Verschränkung» или запутанностью. В той статье, в которой он также говорил о своей парадоксальной кошке - живой и мертвой одновременно, пока наблюдение не свернуло существование кошачьего состояния в его существование. либо мертвые, либо живые - Шредингер предположил, что, когда две отдельные квантовые системы запутываются или квантово связаны из-за предыдущего столкновения, объяснение особенности одной квантовой системы или состояния невозможны, если они не включают характеристики другой системы, независимо от пространственного расстояния между двумя системы.
Квантовая запутанность составляет основу экспериментов по квантовой телепортации, которые сегодня проводят ученые.
Квантовая телепортация и научная фантастика
Сегодня телепортация ученых основана на квантовой запутанности, так что то, что происходит с одной частицей, происходит с другой мгновенно. В отличие от научной фантастики, он не предполагает физического сканирования объекта или человека и их передачи в другое место. потому что в настоящее время невозможно создать точную квантовую копию исходного объекта или человека, не уничтожив оригинал.
Вместо этого квантовая телепортация представляет собой перемещение квантового состояния (например, информации) от одного атома к другому со значительной разницей. В 2009 году научные группы из Мичиганского университета и Объединенного квантового института Мэрилендского университета сообщили, что они успешно завершили этот эксперимент. В их эксперименте информация от одного атома перемещалась к другому на расстоянии метра друг от друга. Ученые держали каждый атом в отдельном корпусе во время эксперимента.
Что ждет телепортацию в будущем
В то время как идея перевозки человека или объекта с Земли в отдаленное место в космосе остается в сфере научной фантастики. На данный момент квантовая телепортация данных от одного атома к другому имеет потенциал для приложений в нескольких областях: компьютеры, кибербезопасность, Интернет. и больше.
По сути, любая система, которая полагается на передачу данных из одного места в другое, может видеть, что передача данных происходит намного быстрее, чем люди могут представить. Когда квантовая телепортация приводит к тому, что данные перемещаются из одного места в другое без какого-либо промежутка времени из-за суперпозиции - данные, существующие в обоих двойные состояния как 0, так и 1 в двоичной системе компьютера, пока измерение не свернет состояние в 0 или 1 - данные перемещаются быстрее, чем скорость свет. Когда это произойдет, компьютерные технологии претерпят совершенно новую революцию.