Je v resničnem življenju možna teleportacija?

Teleportacija je prenos snovi ali energije z ene lokacije na drugo, ne da bi kateri od njih prešel razdaljo v tradicionalnem fizičnem smislu. Ko je kapitan James T. Kirk iz televizijske nadaljevanke in filmov "Star Trek" je najprej povedal inženirju podjetja Starship Enterprise Montgomeryju "Scotty" Scott, da me je "posnel" leta 1967, igralci tega niso vedeli do leta 1993, IBM-ov znanstvenik Charles H. Bennett in sodelavci bi predlagali znanstveno teorijo, ki bi predlagala resnično možnost teleportacije.

Do leta 1998 je teleportacija postala resničnost, ko so fiziki s Kalifornijskega tehnološkega inštituta kvantno teleportirali a delček svetlobe z enega mesta na drugega v laboratoriju, ne da bi fizično prečkal razdaljo med obema lokacijah. Medtem ko obstajajo nekatere podobnosti med znanstveno fantastiko in znanstvenimi dejstvi, se teleportacija v resničnem svetu močno razlikuje od svojih izmišljenih korenin.

Področje znanosti, ki je leta 1998 pripeljalo do te prve teleportacije, izvira iz očeta kvantne mehanike, nemškega fizika Maxa Plancka. Njegovo delo v termodinamiki v letih 1900 in 1905 ga je pripeljalo do odkritja različnih paketov energije, ki jih je imenoval "kvante". V svoji teoriji je zdaj znana kot Planckova konstanta, je razvil formulo, ki opisuje, kako kvanti na subatomski ravni delujejo tako kot delci kot valovi.

Številna pravila in načela v kvantni mehaniki na makroskopski ravni opisujejo ti dve vrsti pojavov: dvojni obstoj valov in delcev. Delci, ki so lokalizirane izkušnje, v gibanju prenašajo tako maso kot energijo. Valovi, ki predstavljajo delokalizirane dogodke, se širijo po vesolju-času, kot so svetlobni valovi v elektromagnetnem spektru, in med gibanjem nosijo energijo, ne pa tudi mase. Na primer, kroglice na biljardni mizi - predmeti, ki se jih lahko dotaknete - se obnašajo kot delci, medtem ko se valovi na ribniku obnašajo kot valovi, kjer ni "neto prenosa vode: torej tudi neto prenosa mase," piše Stephen Jenkins, profesor fizike na Univerzi v Exeterju v Velika Britanija

Eno temeljno pravilo vesolja, ki ga je razvil Werner Heisenberg leta 1927, zdaj znano kot Heisenbergova negotovost načelo pravi, da obstaja notranji dvom, povezan s poznavanjem natančne lokacije in potiska vsakega posameznika delec. Bolj ko lahko izmerite enega od lastnosti delca, na primer potisk, bolj nejasne postajajo informacije o lokaciji delca. Z drugimi besedami, načelo pravi, da ne morete poznati obeh stanj delcev hkrati, še manj pa poznati več stanj več delcev hkrati. Heisenbergovo načelo negotovosti samo po sebi onemogoča zamisel o teleportaciji. Toda tu je kvantna mehanika čudna in za to je zaslužna študija fizika Erwina Schrödingerja o kvantni zapletenosti.

Če povzamemo v najpreprostejših izrazih, kvantno zapletanje, ki ga je Einstein poimenoval "sablastno delovanje na daljavo", v bistvu pravi, da meritev enega zapletenega delca vpliva na merjenje drugega zapletenega delca, tudi če je med njima velika razdalja delcev.

Schrödinger je ta pojav leta 1935 opisal kot "odmik od klasičnih misli" in ga objavil v dvodelnem prispevku, v katerem je teorijo poimenoval "Verschränkung" ali zaplet. V prispevku, v katerem je govoril tudi o svoji paradoksalni mački - živi in ​​mrtvi hkrati, dokler opazovanje ni zrušilo obstoja mačjega stanja bodisi mrtev bodisi živ - Schrödinger je predlagal, da se, ko se dva ločena kvantna sistema zaradi prejšnjega srečanja zapleteta ali kvantno povežeta, pojasni značilnosti enega kvantnega sistema ali stanja niso možne, če ne vključujejo značilnosti drugega sistema, ne glede na prostorsko razdaljo med njima sistemov.

Kvantno zapletanje je osnova kvantnih eksperimentov teleportacije, ki jih danes izvajajo znanstveniki.

Danes se teleportacija znanstvenikov opira na kvantno prepletenost, tako da se to, kar se zgodi enemu delcu, takoj zgodi drugemu. Za razliko od znanstvene fantastike ne vključuje fizičnega skeniranja predmeta ali osebe in prenosa na drugo lokacijo, ker je trenutno nemogoče ustvariti natančno kvantno kopijo prvotnega predmeta ali osebe, ne da bi uničili original.

Namesto tega kvantna teleportacija predstavlja premikanje kvantnega stanja (kot so informacije) z enega atoma na drugega z veliko razliko. Znanstvene ekipe z Univerze v Michiganu in Združenega kvantnega inštituta na Univerzi v Marylandu so leta 2009 poročale, da so ta eksperiment uspešno zaključile. V njihovem eksperimentu so se informacije enega atoma premaknile na drugega, oddaljenega en meter. Znanstveniki so med poskusom vsak atom držali v ločenih ohišjih.

Medtem ko ideja o prevozu osebe ali predmeta z Zemlje na oddaljeno lokacijo v vesolju ostaja na področju znanstvene fantastike za V tem trenutku ima kvantni teleport podatkov z enega atoma na drugega možnost uporabe na več področjih: računalniki, kibernetska varnost, internet in več.

V bistvu vsak sistem, ki je odvisen od prenosa podatkov z ene lokacije na drugo, lahko vidi, da se prenosi podatkov odvijajo veliko hitreje, kot si ljudje lahko začnejo predstavljati. Kadar se zaradi kvantne teleportacije podatki preselijo z ene lokacije na drugo brez časovnega zamika zaradi superpozicije - podatki obstajajo v obeh dvojna stanja 0 in 1 v binarnem sistemu računalnika, dokler merjenje ne strne stanja v 0 ali 1 - podatki se premikajo hitreje od hitrosti svetloba. Ko se bo to zgodilo, bo računalniška tehnologija doživela povsem novo revolucijo.