Още през 1993 година учените показаха, че телепортацията е възможна, когато екип от IBM публикува в списание Physical Review Letters статия за телепортиране на квантово състояние, а не само на обект. Пет години по-късно физици от Калифорнийския технологичен институт и Университета на Уелс във Великобритания приложиха теорията на практика, телепортирайки фотон (частицата, която пренася светлина) през метър коаксиален кабел.
Подобно на летящите коли и пътуването във времето, тази способност незабавно да се премести нещо във физическото пространство е дълбоко завладяваща – дори и да изглежда невъзможно. Но учените са убедени, че пробивът в квантовата изчислителна технология може да направи телепортацията реалност, пише Popular Mechanics.
Учен за първи път телепортира енергия
Досега най-напредналите експерименти за телепортиране разчитаха на фотони, но през 2020 г. учени откриха, че вместо това може да телепортират електрони, които да поддържат своите квантови състояния за по-дълги периоди от време.
Ще бъде ли възможно обаче телепортирането на по-сложна материя? Ако можем мигновено да преместим леки частици и електрони от точка А до точка Б, можем ли да телепортираме цели атоми, молекули, живи клетки и евентуално някой смел човек? И може би по-важното – дори ако намерим начин да телепортираме цели хора… то трябва ли да правим това?
В края на краищата, няма гаранция, че всички частици във вашето тяло, след като бъдат сглобени отново на мястото на пристигане, ще образуват едно цялостно и непроменено вас.
Квантовото изчисление се основава на странната наука за квантовото заплитане, което няма нищо общо с ежедневния ни опит с Нютоновата механика, като маси, сили и свързаните с тях ефекти. Заплитането принадлежи към сферата на квантовата механика, където материята и енергията в субатомен мащаб се държат по странни начини. Състоянието на физическите свойства между заплетените частици – като позиция, импулс, въртене или поляризация – се прехвърля от една частица към друга сакаш чрез магия и независимо от разстоянието между тях.
Това „призрачно действие на разстояние“, както го нарича Айнщайн, има много вълнуващо приложение в реалния свят в квантовите изчисления. Докато днешните компютри са базирани на електронни битове, които имат едно от двете състояния (1 или 0), квантовите изчисления работят с кюбити, или квантови битове, които съществуват в две състояния едновременно. Това се нарича кохерентна суперпозиция.
Един кюбит може да извърши две изчисления наведнъж просто защото съществува и в двете състояния на суперпозиция. Свържете тези кюбити заедно с помощта на квантово заплитане и това ще увеличи експоненциално изчислителната мощност; днешните квантови компютри са в състояние да се справят с масивни натоварвания много по-бързо. Например проучване от 2019 г. на Google казва, че определено изчисление ще бъде направено от квантова верига за около 200 секунди, но ще отнеме 10 000 години с най-бързия съществуващ суперкомпютър.
НАСА "холопортира" лекар на Международната космическа станция
Сред многото разработки в технологията за телепортиране от 90-те години на миналия век учени от университета в Инсбрук в Австрия и Националния институт по стандарти и технологии на САЩ телепортираха частици с помощта на квантово заплитане в началото на XXI век. Това е първият път, когато телепортацията е извършена без пряка връзка между първоначална и крайна частица. През 2016 г. физици от Университета на Калгари в Канада телепортираха частица на шест километра през оптичните кабели за данни на града. Година по-късно учени в Китай телепортираха фотон от Земята към сателит, обикалящ на височина над 500 км.
Може би най-критичният крайъгълен камък е през 2012 г., когато изследователи от Виенския университет в Австрия и Австрийската академия на науките телепортираха фотони между Канарските острови в Испания – на открито. С други думи, тяхното постижение е по-близо до начина, по който си представяме телепортацията в научната фантастика.
Въпреки това учените биха могли вместо това да основат науката за телепортацията на мистериозна сила, която поддържа физическите състояния на различни и отдалечени частици в синхрон. Това би позволило на два фотона да образуват едно квантово състояние, въпреки че може да са силно раздалечени, казва космологът и теоретичен физик Пол Дейвис от университета на Аризона.
„Това означава, че резултатите от измерванията, извършени независимо за всеки фотон, са свързани по начин, който е невъзможен за класически двойки обекти, като например ръкавици за лява и дясна ръка“, обяснява той.
Представете си три частици: A, B и C. Да предположим, че B и C са заплетени и частица A има физическо свойство – като движение или енергия – което искате да телепортирате към частица C. Първо заплитате A с B и след това измерете и двете. Изпращате измерването на C и установявате, че свойството, което сте установили при частица A, сега се отнася за частица C. Това се е случило, без A или C изобщо да са били в контакт или да си влияят пряко. С други думи, А е телепортирано до С, което показва трансфер на квантови състояния между частиците. Именно това Айнщайн нарича „призрачно действие на разстояние“.
На този етап учените не са определили идеалния механизъм за предаване на квантово състояние. Досега изследователите са използвали както коаксиални, така и оптични кабели и дори са експериментирали без използване на никаква среда за пренос, както в експеримента на Канарските острови през 2012 г. Може ли най-добрият вариант да бъде импулс светлина, или може би радиовълни? Възможно ли е телепортацията да работи само във вакуума на Космоса?
Как реагира човешкият мозък на телепортацията?
Тайната на комуникацията между заплетените частици може да се крие във вълновата функция между тях, смятат изследователите. Такива частици имат фази точно като вълна в океана, с амплитуда, дължина на вълната и честота.
Още по-странен ефект от заплетената квантова информация, който учените трябва да заобиколят, е, че когато квантовото състояние се приложи към заплетена частица, квантовото състояние на оригиналната частица се унищожава спонтанно. Дейвис казва, че „ефектът е „свиване“ на вълновата функция, необратимо в един конкретен резултат“ от набор от вероятности. „Има много отговори [за това как да се реши този проблем], но няма съгласие“, добавя той.
Може ли това да означава, че оригиналното копие на това, което току-що сте транспортирали, всъщност е унищожено? Този въпрос все още стои и прави идеята за телепортирането на хора безспорно изпълнена с етични затруднения.
Точно сега този свещен граал на телепортацията – прехвърлянето на цели хора от едно място на друго – все още не е възможен. В човешкото тяло има около 10^27 атома. Всеки от тях е изграден от електрони, протони и неутрони. Всяка една от тези субатомни единици се състои от по-малки части като кварки или мюони и всяка от тях има свое собствено квантово състояние. Представете си колосалния брой квантови състояния, които ще трябва да бъдат изчислени, за да се изпрати цялото ви физическо същество в точка Б и да бъдете събрани точно както съществувате в точка А.
Преди да знаем на какво е способна квантовата механика, повечето автори на научна фантастика предполагаха, че самата материя ще се разпадне, ще бъде транспортирана някъде и сглобена отново. Но квантовото заплитане показва, че не се пренася буквално самата материя – вместо това се пренася информация за това нещо, което характеризира квантовото състояние, казва Дейвис.
И както твърдят много учени (включително Дейвис), информацията, а не материята, трябва да определя живота. Атомите във вас са същите като тези в скала или гумена топка – единствената разлика е в броя и разположението на частиците, което диктува как те взаимодействат химически.
Китай обяви успешен експеримент с квантова телепортация
Ако някога преодолеем препятствието на процесорната мощност – нещо, което един скок в квантовата изчислителна технология би могъл да постигне – може ли телепортирането ви да бъде толкова просто, колкото да направите квантово сканиране на тялото си и да го изпратите като прикачен файл към имейл? Принципът на неопределеността ни забранява да знаем както скоростта, така и позицията на частица едновременно, така че колкото и внимателно да сканирате квантовото състояние на всяка частица в тялото си, никога няма да достигнете 100 процента точност.
Какво могат да означават такива грешки в сигнала за квантовото копие? Може би вашето телепортирано Аз пристига без драскотина само за да разберете следващия път, когато седнете да вечеряте, че обичате броколи, въпреки че преди сте ги мразили. Или загубата на достоверност на вашето телепортирано Аз може да бъде по-сериозна – до точката на катастрофа – по време на реконструкцията на вашето тяло.
