Възможно ли е телепортирането от научна гледна точка? Ще можем ли скоро да обикаляме светове почти мигновено? Днес ще се опитаме да кажем какво е новото в тази област.
Телепортацията е човешка мечта от началото на света. Човек иска незабавно да се движи в пространството, да пътува, без да губи време в уморителни пътувания на дълги разстояния. Тази тема отдавна присъства в много произведения на поп културата, но все още е обект на изследване. Въпреки че през 2004 г. дори беше регистриран патент на "системата за телепортация на цялото тяло", вече има първи успехи в изследванията на телепортацията, но те доказват, че изобщо няма да е това, което очакваме от тази технология.
Защо темата за телепортацията вълнува толкова много въображението на човечеството? Ако трябва да направим списък с най-желаните технологии в света, телепортацията ще бъде начело. Само си помислете колко проблеми бихме разрешили, ако можехме да се придвижваме между различни места моментално. За съжаление, има много индикации, че телепортацията във формата, която бихме искали да видим, поне засега, е извън обсега ни. Това обаче не означава, че телепортацията изобщо не е възможна. Тя просто изглежда различно, отколкото си представяме.
Не може да се говори за телепортация без кратко въведение в основите на квантовата физика. А това от своя страна може да обезсърчи много хора да прочетат статията по-нататък. Но повярвайте ми, ние няма да навлизаме много в тези бедняшки квартали, а ще се опитаме повърхностно, с прости думи и с ясни примери, да обясним принципа на телепортацията. Нека се опитаме да обясним как може да работи точно сега. Но защо казвам точно "как работи сега"? Това вече се случва ли? Да, дами и господа, първите сериозни стъпки вече са направени. Учените обаче успяха да телепортират не човек, оборудване или материали, а информация. Успяхме ли да ви заинтригуваме? Прочетете за същото.
Всеки знае какво е телепортация, но не всеки знае, че вече са направени няколко стъпки в нейното развитие. И измина много време, откакто Айнщайн се занимаваше с този въпрос. Учените вече са установили, че всичко започва на микромащабно ниво, тоест на ниво квантови частици. Когато тези квантови частици започнаха да се изучават, беше забелязано странното им поведение. Самият процес на тяхното взаимодействие беше напълно различен от всичко, което може да се види с просто око в макро мащаб. Оказа се, че квантово частиците могат да бъдат на две места едновременно. Учените наричат това принцип на суперпозиция. Суперпозицията обаче възниква само когато частиците не взаимодействат помежду си, тоест нищо не се случва с тях. Когато са в покой, говорим за така наречения колапс на вероятностната вълна. Осъзнавам, че на много от вас им е трудно да разберат всичко това. Най-лесният начин да илюстрирате това състояние е с помощта на компютърни битове. Както знаете, те работят в двоичната система, тоест могат да бъдат нула или единица. А кубитите (квантовите битове) могат да бъдат едновременно "нула" и "едно" - докато вълната на вероятността не се срути.
Айнщайн успява да открие това, което нарича "фантомно взаимодействие от разстояние". В хода на неговите изследвания се оказа, че обикновените частици могат да се преплитат на квантово ниво. Без да навлизам в подробности, ще кажа, че такива две частици могат да се чифтосват, въпреки че имат различни свойства (например импулс). И сега най-интересното е, че след сдвояването свойствата на една от тях се променят, като едновременно с това се променят свойствата на другата частица. Независимо от разстоянието, на което се намират! И точно върху това работи телепортацията днес. Ако се опитате да го опишете с прости думи, разбира се, защото колкото по-навътре в гората...
В лаборатории учените успяха да прехвърлят състоянието на частица от точка А до точка Б, но с това не се предава конкретна информация за тази частица. Защо? Основният проблем е, че въз основа на текущото състояние на изследванията и двете страни не могат да установят тази първоначална информация, тоест учените не могат да определят какво е било първо и какво следва. Почти като кокошката и яйцето. На този етап си струва да подчертаем тези понятия. Оказа се, че информацията е нещо много по-сложно от поведението на самата частица.
И това е основното ограничение в развитието на технологията за телепортиране, което в същото време хвърля светлина върху това какво може да се постигне в бъдеще и какво вероятно не може да бъде постигнато. Нека да обобщим. В момента сме в състояние да „сдвояваме“ частици една с друга на квантово ниво. Можем да прехвърлим състоянието на частиците от точка А до точка Б, но не прехвърляме необходимата информация. Ние нямаме технологичните възможности да разработим специален канал, който да предава тази информация със скоростта на светлината. На Земята ние предаваме информация чрез радиоканали или оптични влакна, но това е съвсем друго ниво.
Прочетете също: За квантовите компютри с прости думи
Така че защо не телепортираме информация в голям мащаб, когато изглежда, че сме усвоили технологията? Е, не всичко е толкова просто, колкото може да изглежда. Ние не контролираме напълно в какво квантово състояние (и следователно резултата от телепортацията) ще стигнем. За да обяснят това, учените използват примера с монета.
Имаме две монети, заплетени в квантовото измерение. Всяка може да има едно от двете състояния - лицева или реверсна, едното отива при подателя, другото при получателя. След заплитане, ако първият сочи към лицевата страна, вторият също трябва да сочи към лицевата страна. За щастие или за съжаление, горе-долу така работи в квантовата физика. Знаейки това, изпращачът започва да върти първата монета и в същото време монетата се върти към този, на когото е изпратена. Докато монетата се върти, никой не знае резултата. Нито подателят, нито получателят. Докато монетата на изпращача не спре, тя не знае каква информация всъщност изпраща на получателя. Накратко, изпращаме „нещо“, но всъщност не знаем какво. Докато не бъде изпратена, информацията остава в суперпозицията.
Това ограничение прави невъзможно изпращането на конкретна информация на този етап на развитие, тъй като подателят не може да определи дали ще получим това, което е възнамерявал да изпрати. Така че няма канал за предаване, който да проверява информацията от двете страни. Тук могат да ни помогнат квантовите компютри, но те едва сега се появяват и засега са доста примитивни. За тях ще говорим днес.
Прочетете също: Блокчейни на утрешния ден: Бъдещето на индустрията на криптовалутите с прости думи
Тук стигаме до най-важния за мнозина въпрос. И така, можем ли дори да мислим за телепортиране на хора или други организми въз основа на днешната реалност? Е, вероятно няма нито един човек на Земята, който би могъл да отговори недвусмислено на този въпрос. Гледайки обаче посоката на развитие, аз лично смятам, че засега трябва да се забрави. Защо?
Имайте предвид, че когато говорим за телепортация, винаги говорим за прехвърляне на състоянието на частиците. Следователно тази частица трябва да е в някакво "дефинирано" състояние. Междувременно човешкият мозък се променя всяка микросекунда. Милиарди синапси, електрони, импулси – този процес е почти невъзможно да се спре. Може да изглежда, че мозъкът е място, където се съхранява информацията, получена от околната среда. Тогава може да е възможно да се телепортира човек с тази информация, но със сигурност няма да е същият човек със същия мозък, както когато е направен „ходът“. В края на краищата, самото състояние е един вид запис, а в случая с нашия нервен център дори няма първоначално „състояние“. Освен ако не говорим за екстрасенс.
Разбира се, това са само догадки и предположения, защото в момента никой не може ясно да прогнозира какво ще донесе бъдещето. Въпреки това, настоящата посока на изследване и развитие на технологиите за телепортация ни кара да разберем, че ще вървим в друга посока.
И така, има ли бъдеще в телепортацията и какво е то? Друг пробив в тази тема се случи през 2019 г. Както вече споменахме, телепортирането на квантовото състояние е теоретично възможно на всяко разстояние. Само теоретично, тъй като все още не е напълно проучено, но самият факт на движение на частица на разстояние над 500 километра може да го докаже. Знаем също, че най-сложната единица информация е най-малкият кубит (т.е. добре познатият „бит“ в суперпозиция).
Въпреки това, поради колапса на вълната на вероятността по време на наблюдението, досега успяхме да се телепортираме до състояние 0 или 1 и нищо друго. Преди време два независими екипа учени успяха да изпратят суперпозиция от три състояния едновременно, която нарекоха катер. Той обаче не беше напълно успешен, но самият опит добре показва, че учените не са забравили за телепортацията. Какво означава това за нас? Накратко това означава, че ние много бавно, но все пак увеличаваме мощността, което в бъдеще може да доведе до първото пълно предаване на информация.
В края на 2019 г. ситуацията стана още по-интересна. Екип учени от Цюрих успя да се телепортира количество данни. 10000 XNUMX квантови бита (кубита) бяха прехвърлени между независимо работещи компютърни системи за една секунда. Те изградиха компютърен чип с електроника с размер три микрона. Двама бяха предаватели, а третият беше приемник. Заплетените електрони при температури близки до абсолютната нула означават, че данните, изпратени до предавателя, се появяват и в приемника, т.е. според принципите на квантовата физика. И защо говорим за телепортация, а не само за пренос на данни? Ами защото нямаше проводник или друг определен път между системите.
Вярвам, че всички въпроси, обсъдени по-горе, създават доста песимистична версия на събитията, която от своя страна ще отразява вашия ентусиазъм по темата. Но не е време за паника и загуба на интерес към темата за телепортацията. Науката не стои неподвижна. С развитието на изследванията върху телепортирането на състоянието на квантовите частици най-накрая започна да се появява оборудване под формата на квантови компютри. — Какво общо има това с нашата тема? - ти питаш. Е, с тяхна помощ искаме да постигнем създаването на отделен квантов канал. Благодарение на това ще бъде възможно да се телепортира информация, вместо да се изпраща, както е сега, с помощта на оптични влакна, наред с други неща (разбира се, говорим за "традиционно разпространение", а не за квантови частици) . Да - това е начин за предполагаемо влияние на "изпращача на монетата" върху резултата от нейното обращение върху монетата на получателя.
Работата на такива компютри е интересна за описание, ако разбирате, че квантовият компютър не може да се сравни с обикновен настолен компютър. Това е все едно да се каже, че лампата с нажежаема жичка е просто "по-силна свещ". Това са напълно различни технологии, които дори не са подобни една на друга. И точно както съвременните компютри работят с две състояния в двоичната система (0 и 1), квантовите компютри могат да работят със състояния, които са в суперпозиция. Така например те могат да бъдат 60% нула и 40% единица едновременно. Това звучи сложно, така че нека преминем към друг пример.
Играем на "лице или реверс" с компютъра (вече споменах, че това е любим пример на учените, когато обясняват квантовите състояния). Лицевата страна е на масата по подразбиране. В първия рунд компютърът може да хвърли монетата или да я остави непроменена, но ние не знаем резултата от крайното решение. След това получаваме същата възможност и компютърът също не знае резултата. След няколко рунда се проверява състоянието на монетата. Ако аверсът се е променил, компютърът печели, в противен случай ние печелим. Това ни дава точно 50% шанс да спечелим.
Ако играем една и съща игра с квантов компютър, компютърът ще получи 100% шанс да спечели (в проучване той спечели 97% в над 300 различни игри, останалите 3% вероятно са... поради системна грешка). Но как е възможно това? Представете си, че всеки кръг компютърът запазва своята суперпозиция, защото не се вижда от никой наблюдател (никой от околната среда, включително и ние). В същото време машината решава 30% в полза на лицевата страна и 70% в полза на излизане от текущото състояние, в следващия кръг избира друго. Но най-важното е, че квантовият компютър винаги избира две различни състояния (когато избираме само едно). В самия край на играта, когато изходът е разкрит, вълната на вероятността се разбива и... той печели.
Мами ли ни квантовият компютър? Не! Знам, че е трудно за разбиране, но представете си, че по време на тези няколко кръга компютърът излива два различни сока в една купа в различни пропорции и в самия край разделя двата компонента на сместа, буквално „преодолявайки“ вероятността и винаги правейки правилен избор. Трудно е за вярване, но на практика се случва точно това.
Неясен феномен, но е добра илюстрация на силата на квантовата физика. На нивото на квантовите молекули такъв компютър би бил много по-добър в разработването, например, на нови лекарства. Със сигурност би ни бил полезен в условията на пандемия и за преодоляване на други заболявания. Но най-важното е, че такъв компютър ще бъде полезен в развитието на телепортационните информационни технологии. И това не са маловажни думи! Когато в света ще има много квантови компютри, квантовите молекули на всеки от тях ще могат да се смесват (сдвояват) една с друга. Тогава, ако променим свойството на един от тях, ще променим и състоянието на сдвоената молекула. Най-после ще има възможност за изпращане на информация, тъй като веднага след изпращането й може да се определи началното и крайното състояние. Във всеки случай нека си припомним постиженията на квантовия суперкомпютър на Google. За 200 секунди той направи изчисления, които биха изисквали... 10 години работа на най-бързия "нормален" суперкомпютър. Така че можете да видите огромния потенциал и силата, която носи.
Така щеше да се създаде изцяло нов канал за предаване, за който дори не сме мечтали. Точно като оптично влакно или радиоканал сега. И тъй като, както вече споменахме, теоретично няма ограничение за разстоянието на телепортиране на квантовото състояние, ние също ще можем да комуникираме с други планети в един миг. И то по изключително безопасен начин. Благодарение на телепортацията би било дори теоретично невъзможно да се "улови" информация. От друга страна, ако телепортирането стане възможно, един интелигентен човек ще намери начин да го направи. Може би все още не знаем толкова много и следователно не сме съвсем хомо сапиенс...
И сега стигнахме до края на разговора за текущото и бъдещото състояние на развитието на телепортацията. Трябва да се признае, че бъдещите планове изглеждат много по-интересни, особено след като не всички са толкова далеч, колкото си мислите. Трябва също да се помни, че не можем да предвидим какво всъщност ще бъде бъдещето. Съвременният свят е доказал, че понякога това, което е изглеждало като фантазия преди 30 години, днес се превръща в реалност. Всички тези (особено тези, свързани с човешката телепортация) се основават на наличната информация и прогнози за развитие на научните изследвания. Затова се надяваме, че технологията на квантовите изчисления скоро ще стане по-достъпна и разбираема. И, разбира се, ние искаме тази революция да се случи през целия ни живот. Много искам да видя как човек може незабавно да се премести на Марс или Алфа Кентавър. Мечти, мечти, мечти...
Прочетете също:
Оставете коментар