Er teleportering vitenskapelig mulig? Vil vi snart være i stand til å reise verdener nesten øyeblikkelig? I dag skal vi prøve å fortelle hva som er nytt på dette området.
Teleportering har vært en menneskelig drøm siden verdens begynnelse. En person ønsker å umiddelbart bevege seg i verdensrommet, å reise, uten å kaste bort tid på slitsomme turer over lange avstander. Dette emnet har lenge vært til stede i mange verk av popkultur, men det er fortsatt gjenstand for forskning. Selv om den allerede i 2004 ble registrert patentere på «helkroppsteleporteringssystemet» er det allerede de første suksessene innen teleportasjonsforskning, men de beviser at det slett ikke blir det vi forventer av denne teknologien.
Hvorfor vekker temaet teleportering menneskehetens fantasi så mye? Hvis vi skulle lage en liste over de mest ønskede teknologiene i verden, ville teleportering vært i forkant. Bare tenk på hvor mange problemer vi ville løst hvis vi kunne flytte mellom forskjellige steder umiddelbart. Dessverre er det mye som tyder på at teleportering i den formen vi gjerne skulle sett, i hvert fall foreløpig, er utenfor vår rekkevidde. Dette betyr imidlertid ikke at teleportering ikke er mulig i det hele tatt. Hun ser bare annerledes ut enn vi ser for oss.
Man kan ikke snakke om teleportering uten en kort introduksjon til det grunnleggende om kvantefysikk. Og dette kan igjen få mange fra å lese artikkelen videre. Men tro meg, vi skal ikke fordype oss for dypt i disse slummen, men prøve å overfladisk, med enkle ord og med klare eksempler, forklare prinsippet om teleportering. La oss prøve å forklare hvordan det kan fungere akkurat nå. Men hvorfor sier jeg akkurat «hvordan det fungerer nå»? Skjer dette allerede? Ja, mine damer og herrer, de første seriøse skritt er allerede tatt. Imidlertid klarte forskere å teleportere ikke en person, utstyr eller materialer, men informasjon. Klarte vi å fascinere deg? Les videre for det samme.
Fremskritt innen teleportasjonsforskning
Alle vet hva teleportering er, men ikke alle vet at flere steg allerede er tatt i utviklingen. Og det er lenge siden Einstein tok for seg denne saken. Forskere har allerede funnet ut at alt starter på mikroskalanivå, det vil si på nivå med kvantepartikler. Da disse kvantepartiklene begynte å bli studert, ble deres merkelige oppførsel lagt merke til. Selve prosessen med interaksjonen deres var helt forskjellig fra alt som kan sees med det blotte øye på en makroskala. Det viste seg at kvante partikler kan være på to steder samtidig. Forskere kaller dette superposisjonsprinsippet. Superposisjon skjer imidlertid bare når partiklene ikke samhandler med hverandre, det vil si at ingenting skjer med dem. Når de er i ro, snakker vi om den såkalte kollapsen av sannsynlighetsbølgen. Jeg skjønner at mange av dere synes det er vanskelig å forstå alt dette. Den enkleste måten å illustrere denne tilstanden på er ved hjelp av databiter. Som du vet, fungerer de i det binære systemet, det vil si at de kan være null eller én. Og qubits (kvantebiter) kan være både "null" og "én" på samme tid – helt til sannsynlighetsbølgen kollapser.
Einstein lyktes i å oppdage det han kalte «fantominteraksjonen på avstand». I løpet av hans forskning viste det seg at vanlige partikler kan flettes sammen på kvantenivå. Uten å gå i detaljer vil jeg si at slike to partikler kan parre seg, selv om de har forskjellige egenskaper (for eksempel momentum). Og nå er det mest interessante at etter sammenkobling endres egenskapene til en av dem, samtidig som egenskapene til den andre partikkelen endres. Uansett hvor langt de er! Og det er nettopp dette teleportering fungerer på i dag. Hvis du prøver å beskrive det med enkle ord, selvfølgelig, fordi jo lenger inn i skogen...
I laboratorier klarte forskere å overføre tilstanden til en partikkel fra punkt A til punkt B, men med dette blir ingen spesifikk informasjon om denne partikkelen overført. Hvorfor? Hovedproblemet er at, basert på den nåværende forskningstilstanden, kan begge sider ikke etablere denne første informasjonen, det vil si at forskere ikke kan bestemme hva som kom først og hva som kom etterpå. Nesten som kyllingen og egget. På dette stadiet er det verdt å fremheve disse konseptene. Det viste seg at informasjon er noe mye mer komplisert enn oppførselen til selve partikkelen.
Og dette er hovedbegrensningen i utviklingen av teleporteringsteknologi, som samtidig belyser hva som kan oppnås i fremtiden, og hva som sannsynligvis ikke kan oppnås. La oss oppsummere. Foreløpig er vi i stand til å "pare" partikler med hverandre på kvantenivå. Vi kan overføre tilstanden til partiklene fra punkt A til punkt B, men vi overfører ikke nødvendig informasjon. Vi har ikke de teknologiske evnene til å utvikle en spesiell kanal som kan overføre denne informasjonen med lysets hastighet. På jorden overfører vi informasjon gjennom radiokanaler eller fiberoptikk, men dette er et helt annet nivå.
Les også: Om kvantedatamaskiner i enkle ord
Mynt triks
Så hvorfor teleporterer vi ikke informasjon i stor skala når vi ser ut til å ha mestret teknologien? Vel, ikke alt er så enkelt som det kan virke. Vi kontrollerer ikke helt hvilken kvantetilstand (og dermed resultatet av teleportering) vi ender opp med. For å forklare dette bruker forskerne eksemplet med en mynt.
Vi har to mynter viklet inn i kvantedimensjonen. Hver kan ha en av to tilstander - forsiden eller baksiden, den ene går til avsenderen, den andre til mottakeren. Etter sammenfiltring, hvis den første peker mot forsiden, må den andre også peke mot forsiden. Heldigvis eller uheldigvis er det mer eller mindre slik det fungerer i kvantefysikk. Ved å vite dette begynner avsenderen å spinne den første mynten og samtidig spinner mynten til den som den ble sendt til. Mens mynten snurrer er det ingen som vet utfallet. Verken avsender eller mottaker. Før avsenderens mynt stopper, vet den ikke hvilken informasjon den faktisk sender til mottakeren. Kort sagt, vi sender «noe», men vi vet ikke helt hva. Inntil den sendes, forblir informasjonen i superposisjonen.
Denne begrensningen gjør det umulig å sende spesifikk informasjon på dette stadiet av utviklingen, fordi avsenderen ikke kan avgjøre om vi vil motta det han har tenkt å sende. Så det er ingen overføringskanal som sjekker informasjonen på begge sider. Kvantedatamaskiner kan hjelpe oss her, men de dukker opp nå, og så langt er de ganske primitive. Vi skal snakke om dem i dag.
Les også: Morgendagens blokkjeder: Fremtiden til kryptovalutaindustrien i enkle ord
Er menneskelig teleportering mulig?
Her kommer vi til det viktigste spørsmålet for mange. Så kan vi til og med tenke på å teleportere mennesker eller andre organismer basert på dagens virkelighet? Vel, sannsynligvis er det ikke en eneste person på jorden som ville være i stand til å svare utvetydig på dette spørsmålet. Men ser jeg på utviklingsretningen, synes jeg personlig at det bør glemmes foreløpig. Hvorfor?
Legg merke til at når vi snakker om teleportering, snakker vi alltid om overføring av partiklers tilstand. Derfor må denne partikkelen være i en eller annen "definert" tilstand. I mellomtiden endres den menneskelige hjernen hvert mikrosekund. Milliarder av synapser, elektroner, impulser - denne prosessen er nesten umulig å stoppe. Det kan virke som hjernen er et sted hvor informasjon mottatt fra omgivelsene lagres. Da kan det kanskje være mulig å teleportere en person med den informasjonen, men det ville absolutt ikke vært den samme personen med samme hjerne som da "flyttingen" ble gjort. Tross alt er staten i seg selv en slags rekord, og når det gjelder nervesenteret vårt, er det ikke engang en første "stat". Med mindre vi snakker om en synsk.
Selvfølgelig er dette bare gjetninger og antagelser, for for øyeblikket kan ingen klart forutsi hva fremtiden vil bringe. Den nåværende retningen for forskning og utvikling av teleporteringsteknologier får oss imidlertid til å forstå at vi vil gå i en annen retning.
Er fremtiden for teleportering knyttet til kvantedatamaskiner?
Så er det en fremtid innen teleportering, og hva er det? Et annet gjennombrudd i dette emnet fant sted i 2019. Som vi allerede har nevnt, er teleportering av kvantetilstanden teoretisk mulig til enhver avstand. Bare teoretisk, siden det ennå ikke er fullstendig undersøkt, men selve det faktum å flytte en partikkel over en avstand på mer enn 500 kilometer kan bevise det. Vi vet også at den desidert mest komplekse informasjonsenheten er den minste qubiten (dvs. den velkjente "biten" i superposisjon).
Til tross for dette, på grunn av kollapsen av sannsynlighetsbølgen under observasjon, har vi så langt klart å teleportere til tilstand 0 eller 1, og ingenting annet. For en tid siden klarte to uavhengige team av forskere å sende en superposisjon av tre stater samtidig, som de kalte en kutter. Det var imidlertid ikke helt vellykket, men selve forsøket viser godt at forskerne ikke har glemt teleportering. Hva betyr dette for oss? I et nøtteskall betyr dette at vi er veldig sakte, men stadig øker kraften, noe som i fremtiden kan føre til den første fulle overføringen av informasjon.
På slutten av 2019 ble situasjonen enda mer interessant. Et team av forskere fra Zürich klarte å teleportere kvantum av data. 10000 XNUMX kvantebiter (qubits) ble overført mellom uavhengige datasystemer på ett sekund. De bygde en databrikke med elektronikk på tre mikron. To var sendere mens den tredje var mottaker. Sammenfiltrede elektroner ved temperaturer nær absolutt null gjorde at data sendt til senderen også dukket opp i mottakeren, det vil si i henhold til kvantefysikkens prinsipper. Og hvorfor snakker vi om teleportering og ikke bare dataoverføring? Vel, fordi det ikke var noen ledning eller annen utpekt bane mellom systemene.
Jeg tror at alle problemene som er diskutert ovenfor skaper en ganske pessimistisk versjon av hendelsene, som igjen vil gjenspeile din entusiasme for emnet. Men det er ikke på tide å få panikk og miste interessen for temaet teleportering. Vitenskapen står ikke stille. Med utviklingen av forskning på teleportering av tilstanden til kvantepartikler, begynte endelig utstyr i form av kvantedatamaskiner å dukke opp. "Hva har dette med temaet vårt å gjøre?" - du spør. Vel, med deres hjelp ønsker vi å oppnå opprettelsen av en egen kvantekanal. Takket være dette vil det være mulig å teleportere informasjon, i stedet for å sende den, slik den er nå, blant annet ved hjelp av optiske fibre (selvfølgelig snakker vi om "tradisjonell distribusjon", ikke om kvantepartikler) . Ja - dette er en måte for den antatte innflytelsen fra "avsenderen av mynten" på resultatet av sirkulasjonen på mottakerens mynt.
Arbeidet til slike datamaskiner er interessant å beskrive, hvis du forstår at en kvantedatamaskin ikke kan sammenlignes med en vanlig stasjonær PC. Dette er det samme som å si at en glødelampe bare er et "sterkere stearinlys". Dette er helt forskjellige teknologier som ikke engang ligner hverandre. Og akkurat som moderne datamaskiner jobber med to tilstander i det binære systemet (0 og 1), kan kvantedatamaskiner arbeide med tilstander som er i superposisjon. Så for eksempel kan de være 60 % null og 40 % én samtidig. Det høres komplisert ut, så la oss gå videre til et annet eksempel.
Vi spiller "advers eller revers" med datamaskinen (jeg har allerede nevnt at dette er et favoritteksempel for forskere når de forklarer kvantetilstander). Forsiden er på bordet som standard. I første runde kan datamaskinen snu mynten eller la den være uendret, men vi vet ikke utfallet av den endelige avgjørelsen. Da får vi samme mulighet, og datamaskinen vet heller ikke resultatet. Etter noen runder sjekkes tilstanden til mynten. Hvis forsiden har endret seg, vinner datamaskinen, ellers vinner vi. Dette gir oss nøyaktig 50 % sjanse til å vinne.
Hvis vi spiller det samme spillet med en kvantedatamaskin, vil datamaskinen i utgangspunktet få en 100 % sjanse til å vinne (i en studie vant den 97 % i over 300 forskjellige spill, de resterende 3 % er sannsynligvis … på grunn av systemfeil). Men hvordan er dette mulig? Tenk deg at hver runde datamaskinen beholder sin superposisjon, fordi den ikke blir sett av noen observatør (ingen fra miljøet, inkludert oss). Samtidig bestemmer maskinen 30 % i favør av advers og 70 % i favør av å forlate gjeldende tilstand, i neste runde velger den en annen. Men det viktigste er at en kvantedatamaskin alltid velger to forskjellige tilstander (når vi bare velger én). Helt på slutten av spillet, når utfallet avsløres, bryter bølgen av sannsynlighet og... han vinner.
Bedrar kvantedatamaskinen oss? Nei! Jeg vet det er vanskelig å forstå, men forestill deg at datamaskinen i løpet av disse flere rundene heller to forskjellige juicer i en bolle i forskjellige proporsjoner, og helt til slutt skiller begge komponentene i blandingen, bokstavelig talt "overvinner" sannsynligheten og alltid gjør riktig valg. Det er vanskelig å tro, men i praksis er det akkurat det som skjer.
Et obskurt fenomen, men det er en god illustrasjon på kraften i kvantefysikken. På nivå med kvantemolekyler ville en slik datamaskin vært mye bedre til å utvikle for eksempel nye medisiner. Det ville absolutt være nyttig for oss under forholdene til en pandemi og for å overvinne andre sykdommer. Men det viktigste er at en slik datamaskin vil være nyttig i utviklingen av teleporteringsinformasjonsteknologier. Og dette er ikke trivielle ord! Når det vil være mange kvantedatamaskiner i verden, vil kvantemolekylene til hver av dem kunne blande seg (pare seg) med hverandre. Så, hvis vi endrer egenskapen til en av dem, vil vi også endre tilstanden til det sammenkoblede molekylet. Til slutt vil det være mulig å sende informasjon, for umiddelbart etter at den er sendt, kan den opprinnelige og endelige tilstanden bestemmes. La oss i alle fall huske prestasjonene til Googles kvantesuperdatamaskin. På 200 sekunder gjorde han beregninger som ville kreve... 10 års drift av den raskeste "normale" superdatamaskinen. Så du kan se det enorme potensialet og kraften den har.
Dermed ville det skapes en helt ny overføringskanal, som vi ikke engang drømte om. Akkurat som en optisk fiber eller en radiokanal nå. Og siden det, som allerede nevnt, teoretisk sett ikke er noen grense for teleporteringsavstanden til kvantetilstanden, vil vi også kunne kommunisere med andre planeter på et øyeblikk. Og det på en ekstremt trygg måte. Takket være teleportering ville det til og med være teoretisk umulig å "fange" informasjon. På den annen side, hvis teleportering ble mulig, ville en intelligent person finne en måte å gjøre det på. Kanskje vi ikke vet så mye ennå og er derfor ikke helt homo sapiens...
Og nå har vi nådd slutten av samtalen om den nåværende og fremtidige tilstanden for teleporteringsutvikling. Det må innrømmes at fremtidsplanene ser mye mer interessante ut, spesielt siden ikke alle er så langt unna som du kanskje tror. Det bør også huskes at vi ikke kan forutsi hvordan fremtiden faktisk vil bli. Den moderne verden har bevist at noen ganger blir det som virket som en fantasi for 30 år siden en realitet i dag. Alle avhandlinger (spesielt de som er relatert til menneskelig teleportering) er basert på tilgjengelig informasjon og prognoser for forskningsutvikling. Derfor håper vi at teknologien for kvanteberegning snart vil bli mer tilgjengelig og forståelig. Og selvfølgelig ønsker vi at denne revolusjonen skal finne sted i løpet av vår levetid. Jeg vil virkelig se hvordan en person umiddelbart kan flytte til Mars eller Alpha Centauri. Drømmer, drømmer, drømmer...
Les også:
