Je v reálnom živote možná teleportácia?

Teleportácia je prenos hmoty alebo energie z jedného miesta na druhé bez toho, aby jeden z nich prekročil vzdialenosť v tradičnom fyzikálnom zmysle. Keď kapitán James T. Kirk z televízneho seriálu a filmov „Star Trek“ najskôr povedal inžinierovi Starship Enterprise, Montgomerymu „Scotty“ Scott ma „lúčil“ v ​​roku 1967, herci len netušili, že do roku 1993 vedec IBM Charles H. Bennett a kolegovia navrhnú vedeckú teóriu, ktorá navrhne reálnu možnosť teleportácie.

Do roku 1998 sa teleportácia stala realitou, keď fyzici z Kalifornského technologického inštitútu kvantovo teleportovali a častice svetla z jedného miesta na druhé v laboratóriu bez toho, aby fyzicky prekročila vzdialenosť medzi nimi umiestnenia. Aj keď medzi sci-fi a vedeckým faktom existujú určité podobnosti, teleportácia v skutočnom svete sa veľmi líši od jej fiktívnych koreňov.

Odvetvie vedy, ktoré viedlo k prvej teleportácii v roku 1998, pochádza od otca kvantovej mechaniky, nemeckého fyzika Maxa Plancka. Jeho práca v termodynamike v rokoch 1900 a 1905 ho viedla k objavu samostatných balíkov energie, ktoré nazval „kvantá“. Podľa jeho teórie teraz známy ako Planckova konštanta, vyvinul vzorec, ktorý popisuje, ako kvantá na subatomárnej úrovni fungujú ako častice aj vlny.

Mnoho pravidiel a princípov v kvantovej mechanike na makroskopickej úrovni popisuje tieto dva typy výskytov: duálnu existenciu vĺn a častíc. Častice, ktoré sú lokalizovanými zážitkami, prenášajú hmotu aj energiu v pohybe. Vlny, predstavujúce delokalizované udalosti, sa šíria naprieč časopriestorom, napríklad svetelnými vlnami v elektromagnetickom spektre, a pri svojom pohybe prenášajú energiu, ale nie hmotu. Napríklad guľky na biliardovom stole - predmety, ktorých sa môžete dotknúť - sa správajú ako častice, zatiaľ čo vlnky na jazierku sa správajú ako vlny, kde neexistuje „žiadny čistý prenos vody: teda žiadny čistý prenos hmoty,“ píše Stephen Jenkins, profesor fyziky na univerzite v Exeteri v Spojené kráľovstvo

Jedno základné pravidlo vesmíru, vyvinuté Wernerom Heisenbergom v roku 1927, dnes známe ako Heisenbergova neistota Zásada hovorí, že existuje prirodzená pochybnosť spojená s poznaním presného umiestnenia a ťahu každého jednotlivca častica. Čím viac môžete zmerať jeden z atribútov častice, napríklad ťah, tým sú informácie o polohe častice nejasnejšie. Inými slovami, princíp hovorí, že nemôžete poznať oba stavy častice súčasne, tým menej poznáte viac stavov mnohých častíc naraz. Heisenbergov princíp neurčitosti sám osebe znemožňuje myšlienku teleportácie. Ale to je miesto, kde sa kvantová mechanika stáva čudnou a je to kvôli štúdii fyzika Erwina Schrödingera o kvantovom zapletení.

Keď sa to zhrnie najjednoduchšie, kvantové zapletenie, ktoré Einstein nazval „strašidelnou akciou na diaľku“, v podstate hovorí, že meranie jednej zapletenej častice ovplyvňuje meranie druhej zapletenej častice, aj keď je medzi nimi veľká vzdialenosť častice.

Schrödinger opísal tento jav v roku 1935 ako „odklon od klasických myšlienkových smerov“ a publikoval ho v dvojdielnej práci, v ktorej teóriu nazval „Verschränkung“ alebo zapletenie. V tomto príspevku, v ktorom hovoril aj o svojej paradoxnej mačke - živej aj mŕtvej súčasne, až kým pozorovanie nezrútilo existenciu stavu mačky do jej bytia buď mŕtvy, alebo živý - Schrödinger navrhol, že keď sa dva odlišné kvantové systémy zamotajú alebo kvantovo spájajú kvôli predchádzajúcemu stretnutiu, vysvetlenie vlastnosti jedného kvantového systému alebo stavu nie sú možné, ak nezahŕňajú charakteristiky druhého systému bez ohľadu na priestorovú vzdialenosť medzi týmito dvoma systémami systémov.

Kvantové zapletenie je základom experimentov s kvantovou teleportáciou, ktoré dnes vedci uskutočňujú.

Teleportácia vedcov sa dnes spolieha na kvantové zapletenie, takže to, čo sa stane s jednou časticou, sa stane s druhou okamžite. Na rozdiel od sci-fi nezahŕňa fyzické skenovanie objektu alebo osoby a ich prenos na iné miesto, pretože v súčasnosti je nemožné vytvoriť presnú kvantovú kópiu pôvodného objektu alebo osoby bez zničenia originál.

Namiesto toho kvantová teleportácia predstavuje presun kvantového stavu (napríklad informácií) z jedného atómu do iného atómu cez značný rozdiel. Vedecké tímy z Michiganskej univerzity a Spoločného kvantového inštitútu na University of Maryland v roku 2009 informovali, že tento konkrétny experiment úspešne zavŕšili. Pri ich experimente sa informácie z jedného atómu presunuli do druhého s metrovou vzdialenosťou. Vedci počas experimentu držali každý atóm v samostatných krytoch.

Zatiaľ čo myšlienka prepravy osoby alebo objektu zo Zeme na vzdialené miesto vo vesmíre zostáva v oblasti sci-fi pre moment, kvantová teleportácia dát z jedného atómu na druhý má potenciál pre aplikácie vo viacerých arénach: počítače, kybernetická bezpečnosť, internet a viac.

V zásade každý systém, ktorý sa spolieha na prenos údajov z jedného miesta na druhé, mohol vidieť, že dátové prenosy sa vyskytujú oveľa rýchlejšie, ako si ľudia dokážu predstaviť. Keď kvantová teleportácia vedie k presunu údajov z jedného miesta na druhé bez časového odstupu z dôvodu superpozície - údaje existujúce v oboch duálne stavy 0 aj 1 v binárnom systéme počítača, kým meranie nezrúti stav na 0 alebo 1 - dáta sa pohybujú rýchlejšie ako rýchlosť svetlo. Ak k tomu dôjde, počítačová technológia prejde úplne novou revolúciou.