Är teleportering vetenskapligt möjligt? Kommer vi snart att kunna resa världar nästan omedelbart? Idag ska vi försöka berätta vad som är nytt på detta område.
Teleportering har varit en mänsklig dröm sedan världens begynnelse. En person vill omedelbart röra sig i rymden, resa, utan att slösa tid på tröttsamma resor över långa avstånd. Detta ämne har länge varit närvarande i många verk av popkultur, men det är fortfarande föremål för forskning. Även om den redan 2004 registrerades patent på "helkroppsteleporteringssystemet" finns redan de första framgångarna inom teleporteringsforskning, men de bevisar att det inte alls kommer att bli vad vi förväntar oss av denna teknik.
Varför rör ämnet teleportation upp mänsklighetens fantasi så mycket? Om vi skulle göra en lista över de mest eftertraktade teknologierna i världen skulle teleportering ligga i framkant. Tänk bara på hur många problem vi skulle lösa om vi kunde flytta mellan olika platser direkt. Tyvärr finns mycket som tyder på att teleportering i den form vi skulle vilja se, åtminstone för nu, är utom räckhåll. Detta betyder dock inte att teleportering inte alls är möjlig. Hon ser helt enkelt annorlunda ut än vi föreställer oss.
Man kan inte prata om teleportering utan en kort introduktion till grunderna i kvantfysiken. Och detta kan i sin tur avskräcka många från att läsa artikeln vidare. Men tro mig, vi kommer inte att fördjupa oss för djupt i de där slumkvarteren, utan kommer att försöka ytligt, med enkla ord och med tydliga exempel, förklara principen om teleportering. Låt oss försöka förklara hur det kan fungera just nu. Men varför säger jag exakt "hur det fungerar nu"? Händer detta redan? Ja, mina damer och herrar, de första allvarliga stegen har redan tagits. Men forskare lyckades teleportera inte en person, utrustning eller material, utan information. Lyckades vi fängsla dig? Läs vidare för detsamma.
Framsteg inom teleportationsforskning
Alla vet vad teleportering är, men inte alla vet att flera steg redan har tagits i dess utveckling. Och det var länge sedan Einstein tog itu med den här frågan. Forskare har redan upptäckt att allt börjar på mikroskalanivå, det vill säga på nivån av kvantpartiklar. När dessa kvantpartiklar började studeras märktes deras märkliga beteende. Själva processen för deras interaktion var helt annorlunda än allt som kan ses med blotta ögat på en makroskala. Det visade sig att kvant partiklar kan vara på två ställen samtidigt. Forskare kallar detta superpositionsprincipen. Superposition uppstår dock endast när partiklarna inte interagerar med varandra, det vill säga ingenting händer med dem. När de är i vila talar vi om den så kallade kollapsen av sannolikhetsvågen. Jag inser att många av er har svårt att förstå allt detta. Det enklaste sättet att illustrera detta tillstånd är med hjälp av datorbitar. Som du vet fungerar de i det binära systemet, det vill säga de kan vara noll eller ett. Och qubits (kvantbitar) kan vara både "noll" och "ett" samtidigt - tills sannolikhetsvågen kollapsar.
Einstein lyckades upptäcka vad han kallade "fantominteraktionen på avstånd". Under sin forskning visade det sig att vanliga partiklar kan flätas samman på kvantnivå. Utan att gå in på detaljer kommer jag att säga att sådana två partiklar kan para sig, även om de har olika egenskaper (till exempel momentum). Och nu är det mest intressanta att efter parning ändras egenskaperna hos en av dem, samtidigt som den andra partikelns egenskaper ändras. Oavsett avstånd de är! Och det är precis vad teleportering fungerar på idag. Om man försöker beskriva det med enkla ord förstås, för ju längre in i skogen...
I laboratorier lyckades forskare överföra tillståndet för en partikel från punkt A till punkt B, men med detta överförs ingen specifik information om denna partikel. Varför? Huvudproblemet är att, baserat på det aktuella forskningsläget, kan båda sidor inte fastställa denna initiala information, det vill säga forskare kan inte avgöra vad som kom först och vad som kom därefter. Nästan som hönan och ägget. I detta skede är det värt att lyfta fram dessa begrepp. Det visade sig att information är något mycket mer komplicerat än själva partikelns beteende.
Och detta är den huvudsakliga begränsningen i utvecklingen av teleporteringsteknik, som samtidigt belyser vad som kan uppnås i framtiden, och vad som troligen inte kan uppnås. Låt oss sammanfatta. För närvarande kan vi "para ihop" partiklar med varandra på kvantnivå. Vi kan överföra partiklarnas tillstånd från punkt A till punkt B, men vi överför inte nödvändig information. Vi har inte den tekniska förmågan att utveckla en speciell kanal som skulle överföra denna information med ljusets hastighet. På jorden sänder vi information via radiokanaler eller fiberoptik, men det är en helt annan nivå.
Läs också: Om kvantdatorer i enkla ord
Mynttrick
Så varför teleporterar vi inte information i stor skala när vi verkar ha behärskat tekniken? Tja, allt är inte så enkelt som det kan verka. Vi kontrollerar inte helt vilket kvanttillstånd (och därmed resultatet av teleportering) vi hamnar i. För att förklara detta använder forskare exemplet med ett mynt.
Vi har två mynt intrasslade i kvantdimensionen. Var och en kan ha ett av två tillstånd - framsida eller omvänd, en går till avsändaren, den andra till mottagaren. Efter intrassling, om den första pekar mot framsidan, måste den andra också peka mot framsidan. Lyckligtvis eller tyvärr är det mer eller mindre så det fungerar inom kvantfysiken. Genom att veta detta börjar avsändaren snurra det första myntet och samtidigt snurrar myntet till den som det skickades till. Medan myntet snurrar vet ingen resultatet. Varken avsändaren eller mottagaren. Förrän avsändarens mynt stannar vet den inte vilken information den faktiskt skickar till mottagaren. Kort sagt, vi skickar "något", men vi vet inte riktigt vad. Tills den skickas finns informationen kvar i superpositionen.
Denna begränsning gör det omöjligt att skicka specifik information i detta skede av utvecklingen, eftersom avsändaren inte kan avgöra om vi kommer att få det han tänkt skicka. Så det finns ingen överföringskanal som kontrollerar informationen på båda sidor. Kvantdatorer skulle kunna hjälpa oss här, men de dyker upp just nu, och än så länge är de ganska primitiva. Vi kommer att prata om dem idag.
Läs också: Morgondagens blockkedjor: framtiden för kryptovalutaindustrin i enkla ord
Är mänsklig teleportering ens möjlig?
Här kommer vi till den viktigaste frågan för många. Så, kan vi ens tänka på att teleportera människor eller andra organismer baserat på dagens verklighet? Tja, förmodligen finns det inte en enda person på jorden som skulle kunna besvara denna fråga entydigt. Men ser jag på utvecklingens riktning så tycker jag personligen att det borde glömmas bort tills vidare. Varför?
Observera att när vi pratar om teleportering talar vi alltid om att överföra partiklarnas tillstånd. Därför måste denna partikel vara i något "definierat" tillstånd. Samtidigt förändras den mänskliga hjärnan varje mikrosekund. Miljarder synapser, elektroner, impulser - denna process är nästan omöjlig att stoppa. Det kan verka som att hjärnan är en plats där information som tas emot från omgivningen lagras. Då skulle det kanske gå att teleportera en person med den informationen, men det skulle absolut inte vara samma person med samma hjärna som när "flyttet" gjordes. Trots allt är staten i sig ett slags rekord, och i fallet med vårt nervcentrum finns det inte ens ett initialt "tillstånd". Såvida vi inte pratar om en synsk.
Naturligtvis är detta bara gissningar och antaganden, för för närvarande kan ingen tydligt förutse vad framtiden kommer att medföra. Men den nuvarande riktningen för forskning och utveckling av teleporteringsteknik gör att vi förstår att vi kommer att gå i en annan riktning.
Är framtiden för teleportation kopplad till kvantdatorer?
Så finns det en framtid inom teleportering, och vad är det? Ett annat genombrott inom detta ämne ägde rum 2019. Som vi redan har nämnt är teleportering av kvanttillståndet teoretiskt möjligt till vilket avstånd som helst. Bara teoretiskt, eftersom det ännu inte har undersökts helt, men själva faktumet att flytta en partikel över ett avstånd på mer än 500 kilometer kan bevisa det. Vi vet också att den överlägset mest komplexa informationsenheten är den minsta qubiten (dvs. den välkända "biten" i superposition).
Trots detta, på grund av kollapsen av sannolikhetsvågen under observation, har vi hittills lyckats teleportera till tillstånd 0 eller 1, och inget annat. För en tid sedan lyckades två oberoende team av forskare skicka en superposition av tre stater samtidigt, som de kallade en kutter. Det var dock inte helt lyckat, men själva försöket visar väl att forskarna inte har glömt teleporteringen. Vad betyder detta för oss? I ett nötskal betyder detta att vi är väldigt långsamt, men ändå ökar kraften, vilket i framtiden kan leda till den första fullständiga överföringen av information.
I slutet av 2019 blev situationen ännu mer intressant. Ett team av forskare från Zürich lyckades teleportera kvantum av data. 10000 XNUMX kvantbitar (qubits) överfördes mellan oberoende datorsystem på en sekund. De byggde ett datorchip med elektronik tre mikron stort. Två var sändare medan den tredje var mottagare. Intrasslade elektroner vid temperaturer nära absolut noll gjorde att data som skickades till sändaren även dök upp i mottagaren, d.v.s. enligt kvantfysikens principer. Och varför pratar vi om teleportering och inte bara dataöverföring? Jo, för att det inte fanns någon tråd eller annan utsedd väg mellan systemen.
Jag tror att alla frågor som diskuterats ovan skapar en ganska pessimistisk version av händelser, som i sin tur kommer att spegla din entusiasm för ämnet. Men det är inte dags att få panik och tappa intresset för ämnet teleportering. Vetenskapen står inte stilla. Med utvecklingen av forskning om teleportering av kvantpartiklarnas tillstånd började utrustning i form av kvantdatorer äntligen dyka upp. "Vad har detta med vårt ämne att göra?" - du frågar. Tja, med deras hjälp vill vi uppnå skapandet av en separat kvantkanal. Tack vare detta kommer det att vara möjligt att teleportera information, istället för att skicka den, som den är nu, med hjälp av bland annat optiska fibrer (vi pratar givetvis om "traditionell distribution", inte om kvantpartiklar) . Ja - det här är ett sätt för "myntavsändarens" förmodade påverkan på resultatet av dess cirkulation på mottagarens mynt.
Arbetet med sådana datorer är intressant att beskriva, om man förstår att en kvantdator inte kan jämföras med en vanlig stationär PC. Det är samma sak som att säga att en glödlampa bara är ett "starkare ljus". Det är helt olika tekniker som inte ens liknar varandra. Och precis som moderna datorer arbetar med två tillstånd i det binära systemet (0 och 1), kan kvantdatorer arbeta med tillstånd som är i superposition. Så till exempel kan de vara 60 % noll och 40 % en samtidigt. Det låter komplicerat, så låt oss gå vidare till ett annat exempel.
Vi spelar "framsida eller omvänd" med datorn (jag har redan nämnt att detta är ett favoritexempel för forskare när de förklarar kvanttillstånd). Framsidan är som standard på bordet. I den första omgången kan datorn vända myntet eller lämna det oförändrat, men vi vet inte resultatet av det slutliga beslutet. Då får vi samma möjlighet, och datorn vet inte heller resultatet. Efter några omgångar kontrolleras myntets skick. Om framsidan har ändrats vinner datorn, annars vinner vi. Detta ger oss exakt 50% chans att vinna.
Om vi spelar samma spel med en kvantdator kommer datorn i princip få 100% chans att vinna (i en studie vann den 97% i över 300 olika spel, de återstående 3% beror förmodligen på systemfel). Men hur är detta möjligt? Föreställ dig att varje runda datorn behåller sin superposition, eftersom den inte ses av någon observatör (ingen från omgivningen, inklusive oss). Samtidigt avgör maskinen 30% till fördel för framsida och 70% för att lämna det nuvarande tillståndet, i nästa omgång väljer den en annan. Men det viktigaste är att en kvantdator alltid väljer två olika tillstånd (när vi bara väljer ett). I slutet av spelet, när resultatet avslöjas, bryter vågen av sannolikhet och... han vinner.
Lurar kvantdatorn oss? Nej! Jag vet att det är svårt att förstå, men föreställ dig att datorn under dessa flera omgångar häller två olika juicer i en skål i olika proportioner, och i slutet separerar båda komponenterna i blandningen, bokstavligen "övervinner" sannolikheten och gör alltid rätt val. Det är svårt att tro, men i praktiken är det precis vad som händer.
Ett obskyrt fenomen, men det är en bra illustration av kvantfysikens kraft. På kvantmolekylnivå skulle en sådan dator vara mycket bättre på att utveckla till exempel nya läkemedel. Det skulle säkert komma till nytta för oss under en pandemi och för att övervinna andra sjukdomar. Men det viktigaste är att en sådan dator kommer att vara användbar vid utvecklingen av teleporteringsinformationsteknik. Och det är inga triviala ord! När det kommer att finnas många kvantdatorer i världen kommer kvantmolekylerna i var och en av dem att kunna blandas (para ihop) med varandra. Sedan, om vi ändrar egenskapen för en av dem, kommer vi också att ändra tillståndet för den parade molekylen. Slutligen kommer det att vara möjligt att skicka information, för omedelbart efter att den har skickats kan det initiala och slutliga tillståndet bestämmas. Låt oss i alla fall komma ihåg prestationerna från Googles kvantsuperdator. På 200 sekunder gjorde han beräkningar som skulle kräva... 10 års drift av den snabbaste "normala" superdatorn. Så du kan se den enorma potential och kraft som den bär.
Därmed skulle en helt ny sändningskanal skapas, som vi inte ens drömde om. Precis som en optisk fiber eller en radiokanal nu. Och eftersom det, som redan nämnts, teoretiskt sett inte finns någon gräns för teleporteringsavståndet för kvanttillståndet, kommer vi också att kunna kommunicera med andra planeter på ett ögonblick. Och på ett extremt säkert sätt. Tack vare teleportering skulle det till och med vara teoretiskt omöjligt att "fånga" information. Å andra sidan, om teleportering blev möjlig, skulle en intelligent person hitta ett sätt att göra det. Vi kanske inte vet så mycket ännu och är därför inte riktigt homo sapiens...
Och nu har vi nått slutet av samtalet om det nuvarande och framtida tillståndet för teleportationsutveckling. Det måste erkännas att framtidsplanerna ser mycket mer intressanta ut, särskilt eftersom alla inte är så långt borta som man kan tro. Man bör också komma ihåg att vi inte kan förutsäga hur framtiden faktiskt kommer att se ut. Den moderna världen har bevisat att ibland blir det som verkade som en fantasi för 30 år sedan verklighet idag. Alla avhandlingar (särskilt de som rör mänsklig teleportering) är baserade på tillgänglig information och prognoser för forskningsutveckling. Därför hoppas vi att tekniken för kvantberäkning snart kommer att bli mer tillgänglig och begriplig. Och naturligtvis vill vi att denna revolution ska ske under vår livstid. Jag vill verkligen se hur en person omedelbart kan flytta till Mars eller Alpha Centauri. Drömmar, drömmar, drömmar...
Läs också:
