Возможна ли телепортация в реальной жизни? (3 фото + 1 видео)
К 1998 году телепортация стала уже реальностью, когда физики из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) квантово телепортировали частицу света из одного места в другое в лаборатории без использования физического пересечения расстояния между этими двумя точками. Хотя между научной фантастикой и научным фактом существует некоторое сходство, телепортация в реальном мире сильно отличается от ее научно-фантастических корней.
Истоки телепортации: квантовая физика и механика
Отрасль науки, которая привела к этой первой телепортации в 1998 году, берет свое начало в идеях отца квантовой механики, немецкого физика Макса Планка (Max Planck). Его работа в 1900 и 1905 годах в области термодинамики привела его к открытию порций энергии, которые он назвал «квантами». В своей теории, благодаря которой теперь всем известна одна из фундаментальных физических величин «постоянная Планка», он разработал формулу, которая описывает, каким образом кванты на субатомном уровне выступают и как частицы, и как волны.
Многие законы и принципы в квантовой механике на макроскопическом уровне описывают эти два типа явлений: двойственное существование волн и частиц. Частицы, будучи локализованным объектом, передают как массу, так и энергию в движении. Волны, представляющие делокализованные события, распространяются в пространстве-времени, например световые волны в электромагнитном спектре, и по мере движения несут энергию, но не массу. Например, шары на бильярдном столе – это объекты, к которым вы можете прикоснуться - ведут себя как частицы, в то время как рябь на пруду ведет себя как волны, когда «нет чистого переноса воды: отсюда нет чистого переноса массы», пишет Стивен Дженкинс (Stephen Jenkins), профессор физики в Университете Эксетера (University of Exeter) в Великобритании.
Основное правило: принцип неопределенности Гейзенберга
Одно фундаментальное правило Вселенной, разработанное Вернером Гейзенбергом (Werner Heisenberg) в 1927 году, теперь известное как принцип неопределенности Гейзенберга, гласит, что существует фундаментальная неясность, связанная со знанием точного местоположения и скорости любой отдельной частицы. Чем точнее вы можете измерить один из атрибутов частицы, например скорость, тем более неясной становится информация о местонахождении частицы. Другими словами, принцип гласит, что вы не можете знать оба состояния частицы одновременно, а тем более знать несколько состояний множества частиц одновременно. Принцип неопределенности Гейзенберга сам по себе делает идею телепортации невозможной. Но именно здесь квантовая механика проявляет всю свою странность, и связана она с изучением физиком Эрвином Шредингером (Erwin Schrödinger) квантовой запутанности.
Пугающее действие на расстоянии и кот Шредингера
Подводя итог самым простым терминам, квантовая запутанность, которую Эйнштейн назвал «пугающим действием на расстоянии», по существу говорит, что измерение одной запутанной частицы влияет на измерение второй запутанной частицы, даже если между двумя частицами существует большое расстояние.
Шредингер описал это явление в 1935 году как «отход от классического мышления» и опубликовал его в статье из двух частей, в которой он назвал теорию «Verschränkung», или запутанность. В той статье, в которой он также впервые рассказал о своей парадоксальной кошке - живой и мертвой в одно и то же время, пока наблюдение не уничтожило двойственность существования кошачьего состояния, превращая его или в мертвое или в живое - Шредингер предположил, что когда две отдельные квантовые системы запутываются или квантово связанны благодаря предыдущей взаимосвязи, объяснение особенностей одной квантовой системы или состояния невозможно, если оно не включает характеристики другой системы, независимо от пространственного расстояния между двумя системами.
Квантовая запутанность и лежит в основе экспериментов по квантовой телепортации, которые сегодня проводят ученые.
Квантовая телепортация и научная фантастика
Научная телепортация сегодня основывается на квантовой запутанности, таким образом, что то, что происходит с одной частицей, происходит мгновенно с другой. В отличие от научной фантастики, она не включает в себя физическое сканирование объекта или человека и передачу его в другое место, потому что в настоящее время невозможно создать точную квантовую копию оригинального объекта или человека без уничтожения оригинала.
Вместо этого квантовая телепортация представляет собой перемещение квантового состояния (например, информации) от одного атома к другому атому, разделенным значительным расстоянием. Научные группы из Мичиганского университета (University of Michigan) и Объединенного квантового института в Университете Мэриленда (Joint Quantum Institute at the University of Maryland) в 2009 году сообщили, что они успешно завершили подобный эксперимент. В их эксперименте информация от одного атома перемещалась к другому на расстоянии одного метра. Ученые во время эксперимента держали каждый атом обособлено от другого.
Какое будущее есть у телепортации?
В то время как идея транспортировки человека или объекта с Земли в отдаленное место в космосе на данный момент остается фантастикой, квантовая телепортация данных имеет вполне определённый потенциал применения в нескольких областях: компьютерной технике, кибербезопасности, интернете и многом другом.
По сути это подход, который предполагает передачу данных из одного места в другое намного быстрее, чем люди могут себе представить. Квантовая телепортация приводит к перемещению данных без каких-либо промежутков времени из-за явления суперпозиции – когда данные, существующие в обоих двойных состояниях как 0, так и 1 в двоичной системе компьютера, пока измерение не свернет состояние в 0 или 1 – то есть эти данные перемещаются быстрее скорости света. Когда это станет возможным в промышленном масштабе, компьютерные технологии претерпят совершенно новую революцию.