Телепортація - це передача речовини або енергії з одного місця в інше, не переходячи при цьому жодної з них в традиційному фізичному розумінні. Коли капітан Джеймс Т. Кірк із серіалів і фільмів "Зоряний шлях" вперше розповів про інженера Starship Enterprise Монтгомері "Скотті" Скотт "підняв мене" в 1967 р., Актори мало що знали про те, що до 1993 р. Вчений IBM Чарльз Х. Беннетт та його колеги запропонують наукову теорію, яка передбачає реальну можливість телепортації.
До 1998 року телепортація стала реальністю, коли фізики з Каліфорнійського технологічного інституту квантово телепортували a частинка світла з одного місця в інше в лабораторії без фізичного перетинання відстані між ними місця. Хоча деякі подібності між науковою фантастикою та науковими фактами існують, телепортація в реальному світі значно відрізняється від вигаданих коренів.
Коріння телепортації: квантова фізика та механіка
Галузь науки, яка призвела до першої телепортації в 1998 році, бере свій початок від батька квантової механіки, німецького фізика Макса Планка. Його роботи в термодинаміці в 1900 і 1905 роках привели його до відкриття окремих пакетів енергії, які він назвав "квантами". У його теорії, тепер відомий як константа Планка, він розробив формулу, яка описує, як кванти на субатомному рівні виконують функції як частинок, так і хвилі.
Багато правил і принципів у квантовій механіці на макроскопічному рівні описують ці два типи явищ: подвійне існування хвиль і частинок. Частинки, будучи локалізованими переживаннями, передають і масу, і енергію в русі. Хвилі, що представляють делокалізовані події, поширюються в просторі-часі, такі як світлові хвилі в електромагнітному спектрі, і несуть енергію, але не масу, рухаючись. Наприклад, кульки на більярдному столі - предмети, до яких можна доторкнутися - поводяться як частинки, тоді як брижі на ставку поводяться як хвилі, де немає "чистого транспорту води: отже, нетто транспорту маси", пише Стівен Дженкінс, професор фізики в Університеті Ексетера в Великобританія
Основне правило: Принцип невизначеності Гейзенберга
Одне фундаментальне правило Всесвіту, розроблене Вернером Гейзенбергом у 1927 р., Відоме зараз як невизначеність Гейзенберга Принцип говорить, що існує внутрішній сумнів, пов'язаний із знанням точного місцезнаходження та напряму будь-якої людини частинка. Чим більше ви можете виміряти один з атрибутів частинки, такий як тяга, тим незрозумілішою стає інформація про місце розташування частинки. Іншими словами, принцип говорить, що ви не можете знати обидва стани частинки одночасно, а тим більше знати множинні стани багатьох частинок одночасно. Сам по собі принцип невизначеності Гейзенберга робить ідею телепортації неможливою. Але саме тут квантова механіка стає дивним, і це пов’язано з дослідженням фізика Ервіна Шредінгера щодо квантового переплутування.
Моторошна дія на відстані і кіт Шредінгера
Якщо узагальнити найпростішими термінами, то квантове заплутування, яке Ейнштейн назвав "моторошною дією на відстані", по суті говорить, що вимірювання однієї заплутаної частинки впливає на вимірювання другої заплутаної частинки, навіть якщо між ними є велика відстань частинки.
Шредінгер описав це явище в 1935 році як "відхід від класичних ліній думок" і опублікував його у роботі, що складається з двох частин, у якій він назвав теорію "Verschränkung", або заплутаність. У цій роботі, де він також розповів про свого парадоксального кота - живого і мертвого одночасно, поки спостереження не зруйнувало існування стану кота або мертвим, або живим - Шредінгер припустив, що коли дві окремі квантові системи заплутаються або квантово пов'язані через попередню зустріч, пояснення особливості однієї квантової системи або стану неможливі, якщо вони не включають характеристики іншої системи, незалежно від просторової відстані між ними системи.
Квантове заплутування становить основу квантових експериментів телепортації, які сьогодні проводять вчені.
Квантова телепортація та наукова фантастика
Сьогодні телепортація вчених залежить від квантового переплутування, так що те, що відбувається з однією частинкою, відбувається миттєво з іншою. На відміну від наукової фантастики, він не передбачає фізичного сканування предмета чи людини та передачі їх в інше місце, тому що в даний час неможливо створити точну квантову копію оригінального об'єкта або людини без знищення оригінал.
Натомість квантова телепортація являє собою переміщення квантового стану (як інформація) від одного атома до іншого атома через значну різницю. Наукові групи з Мічиганського університету та Спільного квантового інституту в Університеті штату Меріленд повідомили в 2009 році, що вони успішно завершили цей конкретний експеримент. В їх експерименті інформація від одного атома переміщалася до іншого на метр один від одного. Під час експерименту вчені тримали кожен атом в окремих корпусах.
Що майбутнє за телепортацією
Хоча ідея перенести людину або предмет із Землі у віддалене місце в космосі залишається сферою наукової фантастики для На даний момент квантова телепортація даних від одного атома до іншого має потенціал для застосування на багатьох аренах: комп’ютери, кібербезпека, Інтернет і більше.
В основному будь-яка система, яка покладається на передачу даних з одного місця в інше, може бачити, як передача даних відбувається набагато швидше, ніж люди можуть уявити. Коли квантова телепортація призводить до переміщення даних з одного місця в інше без будь-якого проміжку часу через суперпозицію - дані, що існують в обох подвійні стани як 0, так і 1 в двійковій системі комп'ютера, поки вимірювання не згортає стан в 0 або 1 - дані рухаються швидше, ніж швидкість світло. Коли це станеться, комп’ютерні технології зазнають абсолютно нової революції.