Tartalom
- Teleportációs gyökerek: kvantumfizika és mechanika
- Alapvető szabály: Heisenbergs bizonytalanság elve
- Kísérteties fellépés távolról és Schrödingers Cat
- Quantum Teleportation és a tudományos fantasztika
- Mit tart a jövő a teleportáláshoz?
A teleportálás az anyag vagy energia átadása egyik helyről a másikra anélkül, hogy egyikük sem haladná meg a távolságot a hagyományos fizikai értelemben. Amikor James T. Kirk kapitány a "Star Trek" TV-sorozatból és filmekből először 1967-ben azt mondta a Starship Enterprise mérnökének, a Montgomery "Scotty" Scottnak, hogy "sugározzon fel", a színészek alig tudták, hogy 1993-ra, Charles H., az IBM tudósa. Bennett és munkatársai tudományos elméletet javasolnak, amely felveti a teleportálás valós lehetőségét.
1998-ra a teleportálás valósággá vált, amikor a Kaliforniai Technológiai Intézet fizikusai kvantum-teleportáltak egy fényrészecskét az egyik helyről a másikra egy laboratóriumban anélkül, hogy fizikailag átlépnék a távolságot a két hely között. Noha vannak hasonlóságok a tudományos fantasztikus és a tudományos tények között, a való világban a teleportálás nagyban különbözik a kitalált gyökerektől.
Teleportációs gyökerek: kvantumfizika és mechanika
A tudományág, amely 1998-ban az első teleportációhoz vezetett, gyökerei a kvantummechanika atyjától, a német fizikus Max Plancktől származnak. A termodinamika 1900-ban és 1905-ben végzett munkája vezetett egy külön energiacsomag felfedezéséhez, amelyet "kvantának" neveztek. Elméletében, amelyet ma Plancks-állandónak hívnak, kidolgozott egy képletet, amely leírja, hogy a kvantumok egy szubatomi szinten miként teljesítenek mind részecskék, mind hullámok formájában.
A kvantummechanika számos szabálya és alapelve a makroszkopikus szinten leírja a két eseménytípust: a hullámok és a részecskék kettős létezését. A részecskék, mivel lokalizált élmények, mind a tömeget, mind az energiát közvetítik a mozgásban. A delokalizált eseményeket ábrázoló hullámok eloszlanak a téridőben, például fényhullámok az elektromágneses spektrumban, és energiát hordoznak, de nem mozgatják a tömeget. Például a biliárdasztalon lévő gömbök - amelyek megérinthető tárgyak - részecskékként viselkednek, míg a tó hullámai olyan hullámokként viselkednek, ahol nincs "víz nettó szállítása: ennélfogva nincs nettó tömegszállítás" - írja Stephen Jenkins, fizikai professzor az Egyesült Királyságbeli Exeteri Egyetemen
Alapvető szabály: Heisenbergs bizonytalanság elve
A világegyetem egyik alapvető szabálya, amelyet Werner Heisenberg fejlesztett ki 1927-ben, és amelyet Heisenbergs bizonytalanság elvének hívnak, azt mondja, hogy létezik belső természetű kétség az egyes részecskék pontos helyének és tolóerőjének ismeretében. Minél jobban meg tudja mérni az egyik részecske-tulajdonságot, például a tolóerőt, annál világosabbá válik a részecskék helyzetére vonatkozó információ. Más szavakkal: az elv azt mondja, hogy nem tudja ismerni a részecske mindkét állapotát egyszerre, sokkal kevésbé ismeri a sok részecske többállapotát egyszerre. Önmagában a Heisenbergs bizonytalanság elve lehetetlenné teszi a teleportálás ötletét. De itt a kvantummechanika furcsavá válik, és ennek oka a fizikus Erwin Schrödingers kvantumbeillesztésének vizsgálata.
Kísérteties fellépés távolról és Schrödingers Cat
Ha a legegyszerűbben fogalmazzuk, akkor a kvantum-összefonódás, amelyet Einstein "távoli kísérteties fellépésnek" nevez, lényegében azt mondja, hogy egy összegabalyodott részecske mérése akkor is befolyásolja a második összegabalyodott részecske mérését, ha a két részecske között nagy távolság van.
Schrödinger ezt a jelenséget 1935-ben „eltérésként a klasszikus gondolatmenettől” írja le, és egy kétrészes cikkben publikálta, amelyben „Verschränkung” elméletet vagy összefonódást nevezett. Ebben a cikkben, amelyben a paradox helyzetű macskájáról is beszélt - életben és halott egyidejűleg, amíg a megfigyelés összeomlott, a macskák létezése halott vagy életben lévõvé vált - Schrödinger azt javasolta, hogy amikor két külön kvantumrendszer összefonódik vagy kvantumban van összekapcsolva egy korábbi találkozás miatt, az egyik kvantumrendszer vagy állapot jellemzőinek magyarázata nem lehetséges, ha nem tartalmazza a másik rendszer jellemzőit, függetlenül a két rendszer közötti térbeli távolságtól.
A kvantum összekapcsolódás képezi a kvantum teleportációs kísérletek alapját a tudósok által manapság.
Quantum Teleportation és a tudományos fantasztika
A tudósok teleportálása manapság a kvantum összefonódáson alapszik, így az, ami az egyik részecskével történik, azonnal megtörténik a másikkal. A tudományos fantasztikától eltérően ez nem jár egy tárgy vagy egy személy fizikai letapogatásával és egy másik helyre továbbításával, mivel jelenleg nem lehetséges az eredeti tárgy vagy személy pontos kvantummásolatát létrehozni az eredeti megsemmisítése nélkül.
Ehelyett a kvantum-teleportálás azt jelenti, hogy a kvantumállapotot (hasonlóan az információhoz) egyik atomról egy másik atomra kell mozgatni egy jelentős különbséggel. A Michigan-i Egyetem és a Marylandi Egyetem Közös Quantum Intézetének tudományos csoportjai 2009-ben beszámoltak arról, hogy sikeresen befejezték ezt a kísérletet. Kísérletükben az információ az egyik atomtól egy méter távolságra mozogott a másikba. A tudósok az egyes atomokat külön kamrákban tartották a kísérlet során.
Mit tart a jövő a teleportáláshoz?
Míg egy személy vagy tárgy eljuttatása a Földről egy távolabbi helyre az űrben egyelőre a tudományos fantasztika területén marad, addig az adatok kvantitatív teleportálása egyik atomból a másikba számos arénában alkalmazható: számítógépek, kiberbiztonság , az Internet és így tovább.
Alapvetően bármely olyan rendszer, amely az egyik helyről a másikra továbbítja az adatokat, sokkal gyorsabban láthatja az adatátvitelt, mint az emberek el tudják képzelni. Amikor a kvantum-teleportálás eredményeként az adatok egyik helyről a másikra mozognak, anélkül, hogy szuperpozíció miatt időtúllépés lenne - az adatok mind a 0, mind az 1 kettős állapotában léteznek egy számítógépes bináris rendszerben, amíg a mérés az állapotot 0-ra vagy 1-re nem csökkenti - az adatok mozognak gyorsabb, mint a fény sebessége. Amikor ez megtörténik, a számítógépes technológia egy teljesen új forradalomon megy keresztül.