Obsah
- Teleportačné korene: kvantová fyzika a mechanika
- Základné pravidlo: Heisenbergov princíp neurčitosti
- Strašidelná akcia na diaľku a Schrödingers Kat
- Kvantová teleportácia a sci-fi
- Čo drží budúcnosť pre teleportáciu
Teleportácia je prenos hmoty alebo energie z jedného miesta na druhé bez toho, aby jedna z nich prekročila vzdialenosť v tradičnom fyzickom zmysle. Keď kapitán James T. Kirk z televízneho seriálu „Star Trek“ a filmov prvýkrát povedal technikovi Starship Enterprise, Montgomerymu „Scottymu“ Scottovi, aby ma v roku 1967 „preniesol“, herci to vedeli len v roku 1993, vedec IBM Charles H. Bennett a jeho kolegovia by navrhli vedeckú teóriu, ktorá by navrhovala možnosť teleportácie v reálnom živote.
V roku 1998 sa teleportácia stala realitou, keď fyzici v kalifornskom technologickom inštitúte kvantovo teleportovali časticu svetla z jedného miesta na druhé v laboratóriu bez toho, aby fyzicky prekročili vzdialenosť medzi týmito dvoma miestami. Zatiaľ čo medzi sci-fi a vedeckými skutočnosťami existujú určité podobnosti, teleportácia v skutočnom svete sa výrazne líši od jej fiktívnych koreňov.
Teleportačné korene: kvantová fyzika a mechanika
Odvetvie vedy, ktoré viedlo k tejto prvej teleportácii v roku 1998, má korene od otca kvantovej mechaniky, nemeckého fyzika Maxa Plancka. Jeho práca v termodynamike v rokoch 1900 a 1905 ho viedla k objavu rôznych paketov energie, ktoré nazval „quanta“. Vo svojej teórii, teraz známej ako Plancksova konštanta, vyvinul vzorec, ktorý opisuje, ako quanta na subatomárnej úrovni pôsobí ako častice aj vlny.
Mnoho pravidiel a princípov v kvantovej mechanike na makroskopickej úrovni popisuje tieto dva typy javov: duálnu existenciu vĺn a častíc. Častice, ktoré sú lokalizovanými zážitkami, prenášajú hmotu aj energiu v pohybe. Vlny predstavujúce delokalizované udalosti, šíriace sa v priestore - čas, napríklad svetelné vlny v elektromagnetickom spektre a prenášajúce energiu, ale nie hromadnú, ako sa pohybujú. Napríklad gule na biliardovom stole - objekty, ktorých sa môžete dotknúť - sa správajú ako častice, zatiaľ čo vlnky na rybníku sa správajú ako vlny, v ktorých „neexistuje čistý transport vody: teda žiadny čistý transport hmoty“, píše Stephen Jenkins, profesor fyziky na University of Exeter vo Veľkej Británii
Základné pravidlo: Heisenbergov princíp neurčitosti
Jedno základné pravidlo vesmíru, vyvinuté Wernerom Heisenbergom v roku 1927, teraz známe ako Heisenbergov princíp neistoty, hovorí, že existuje vnútorná pochybnosť spojená s poznaním presného umiestnenia a ťahu každej jednotlivej častice. Čím viac môžete zmerať jeden z atribútov častíc, napríklad ťah, tým je nejasnejšia informácia o umiestnení častíc. Inými slovami, princíp hovorí, že nemôžete poznať oba stavy častice súčasne, oveľa menej poznať viac stavov mnohých častíc naraz. Samotný Heisenbergov princíp neistoty znemožňuje myšlienku teleportácie. Ale v tomto prípade je kvantová mechanika čudná a vďaka štúdiu kvantového zapletenia fyzikom Erwinom Schrödingersom.
Strašidelná akcia na diaľku a Schrödingers Kat
Keď to zhrnieme najjednoduchšie, kvantové zapletenie, ktoré Einstein nazýval „strašidelným pôsobením na diaľku“, v podstate hovorí, že meranie jednej zapletenej častice ovplyvňuje meranie druhej zapletenej častice, aj keď medzi týmito dvoma časticami existuje veľká vzdialenosť.
Schrödinger opísal tento jav v roku 1935 ako „odklon od klasických myšlienkových smerov“ a publikoval ho v dvojdielnej publikácii, v ktorej nazval teóriu „Verschränkung“ alebo zapletenie. V tomto dokumente, v ktorom tiež hovoril o svojom paradoxnom príbehu a smrti súčasne, až do pozorovania sa zrútil existencia stavu mačiek, aby bol buď mŕtvy alebo živý - Schrödinger naznačil, že keď sa dva samostatné kvantové systémy zapletú alebo kvantovo zaplnia. V súvislosti s predchádzajúcim stretnutím nie je možné vysvetliť vlastnosti jedného kvantového systému alebo stavu, ak neobsahuje charakteristiky druhého systému, bez ohľadu na priestorovú vzdialenosť medzi týmito dvoma systémami.
Kvantové zapletenie je základom kvantových teleportačných experimentov, ktoré vedci dnes vedú.
Kvantová teleportácia a sci-fi
Teleportácia vedcov sa dnes spolieha na kvantové zapletenie, takže to, čo sa stane jednej častici, sa stane druhej druhej okamžite. Na rozdiel od sci-fi to nezahŕňa fyzické skenovanie objektu alebo osoby a ich prenos na iné miesto, pretože v súčasnosti nie je možné vytvoriť presnú kvantovú kópiu pôvodného objektu alebo osoby bez zničenia originálu.
Namiesto toho kvantová teleportácia predstavuje presun kvantového stavu (ako informácie) z jedného atómu na iný atóm v značnom rozdiele. Vedecké tímy z University of Michigan a Spoločného kvantového inštitútu na University of Maryland v roku 2009 uviedli, že tento konkrétny experiment úspešne ukončili. Vo svojom experimente sa informácie z jedného atómu presunuli na druhý meter od seba. Počas experimentu vedci držali každý atóm v oddelených priestoroch.
Čo drží budúcnosť pre teleportáciu
Zatiaľ čo myšlienka prepravy osoby alebo predmetu zo Zeme na vzdialené miesto vo vesmíre zostáva v súčasnosti v oblasti sci-fi, kvantová teleportácia údajov z jedného atómu na druhý má potenciál pre aplikácie vo viacerých arénach: počítače, kybernetická bezpečnosť , internet a ďalšie.
V podstate každý systém, ktorý sa spolieha na prenos údajov z jedného miesta na druhé, videl, že k prenosu údajov dochádza oveľa rýchlejšie, ako si ľudia dokážu predstaviť. Ak výsledkom kvantovej teleportácie je presun údajov z jedného miesta na druhé bez časového oneskorenia z dôvodu superpozície - údaje existujúce v oboch dvojitých stavoch 0 a 1 v binárnom systéme počítača, kým meranie nezmení stav na 0 alebo 1 - údaje sa posunú rýchlejšia ako rýchlosť svetla. Keď k tomu dôjde, počítačová technológia prejde úplne novou revolúciou.