Teleportation - Reality: Higit pa sa Science Fiction

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Para sa mga bayani ng science fiction na pelikula, ang teleportasyon ay isang pangkaraniwang bagay. Isang pagpindot ng isang pindutan - at sila ay natutunaw sa hangin, upang sa loob ng ilang segundo ay makikita nila ang kanilang mga sarili daan-daan at libu-libong kilometro ang layo: sa ibang bansa o kahit sa ibang planeta.

Posible nga ba ang ganitong kilusan, o ang teleportasyon ay mananatiling pangarap ng mga manunulat at tagasulat ng senaryo? Mayroon bang anumang pagsasaliksik na isinasagawa sa lugar na ito - at mas malapit pa ba tayo sa pagpapatupad ng teknolohiyang pamilyar sa mga bayani ng kamangha-manghang mga pelikulang aksyon?

Ang maikling sagot sa tanong na ito ay oo, isinasagawa ang mga eksperimento, at napakaaktibo. Higit pa rito, ang mga siyentipiko ay regular na naglalathala ng mga artikulo sa mga siyentipikong journal tungkol sa matagumpay na mga eksperimento sa quantum teleportation - hanggang sa mas malaki at mas malalayong distansya.

At bagama't maraming sikat na physicist ang nag-aalinlangan na makakapag-teleport tayo ng mga tao, ang ilang mga eksperto ay mas maasahin sa mabuti at tinitiyak na ang mga teleport ay magiging realidad sa loob ng ilang dekada.

Kasinungalingan, tsismis at kwento

Una, linawin natin kung ano ang eksaktong pinag-uusapan natin. Sa pamamagitan ng teleportation, ang ibig naming sabihin ay ang madalian na paggalaw ng mga bagay sa anumang distansya, perpektong mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag.

Ang salita mismo ay naimbento noong 1931 ng American publicist na si Charles Fort, na mahilig magsaliksik ng paranormal. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa "telebisyon", na nagmula sa Griyegong τῆλε ("malayo") at ang Latin na video ("to see"), sa kanyang aklat na "Volcanoes of Heaven" ay nag-imbento siya ng isang termino upang ilarawan ang hindi maipaliwanag na paggalaw ng mga bagay sa kalawakan (Ang ibig sabihin ng Latin na porto ay "dalhin") …

"Sa aklat na ito, pangunahing tinitingnan ko ang ebidensya na mayroong ilang uri ng puwersa ng paglilipat, na tinatawag kong teleportasyon. Ako ay akusahan ng pagsasama-sama ng mga tahasang kasinungalingan, tsismis, pabula, panloloko at pamahiin. Sa isang paraan, sa palagay ko ay gayon nga. sarili ko. And in a sense, no. Nagbibigay lang ako ng data," sulat ni Fort.

Tunay na maraming mga alamat tungkol sa gayong mga paggalaw - halimbawa, ang malawakang alamat tungkol sa eksperimento sa Philadelphia noong 1943, kung saan ang American destroyer na si Eldridge ay diumano'y na-teleport sa 320 km.

Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang lahat ng gayong mga kuwento ay lumalabas na walang iba kundi ang haka-haka ng mga teorya ng pagsasabwatan, ayon sa kung saan itinago ng mga awtoridad mula sa pangkalahatang publiko ang anumang katibayan ng mga kaso ng teleportasyon bilang isang lihim ng militar.

Sa katunayan, ang kabaligtaran ay totoo: ang anumang mga tagumpay sa lugar na ito ay malawak na tinalakay sa komunidad na pang-agham. Halimbawa, isang linggo lamang ang nakalipas, nagsalita ang mga Amerikanong siyentipiko tungkol sa isang bagong matagumpay na eksperimento sa quantum teleportation.

Lumipat tayo mula sa mga alamat sa lunsod at kamangha-manghang panitikan tungo sa mahigpit na agham.

Mula sa punto A hanggang sa punto B …

Ang kuwento ng tunay, hindi kathang-isip, teleportasyon ay nagsimula noong 1993, nang ang Amerikanong pisiko na si Charles Bennett sa matematika - gamit ang mga pormula - ay pinatunayan ang teoretikal na posibilidad ng madalian na quantum displacements.

Siyempre, ang mga ito ay puro teoretikal na kalkulasyon: abstract equation na walang praktikal na aplikasyon. Gayunpaman, sa parehong paraan - sa matematika -, halimbawa, ang mga itim na butas, mga alon ng gravitational at iba pang mga phenomena ay natuklasan na, ang pagkakaroon ng kung saan ay nakumpirma sa eksperimento nang maglaon.

Kaya ang mga kalkulasyon ni Bennett ay naging isang tunay na sensasyon. Ang mga siyentipiko ay nagsimulang aktibong magsagawa ng pananaliksik sa direksyon na ito - at ang unang matagumpay na eksperimento ng quantum teleportation ay isinagawa sa loob ng ilang taon.

Dapat bigyang-diin dito na pinag-uusapan natin ang tungkol sa quantum teleportation, at hindi ito ang eksaktong bagay na nakasanayan nating makita sa mga pelikulang science fiction. Mula sa isang lugar patungo sa isa pa, hindi ang materyal na bagay mismo (halimbawa, isang photon o isang atom - pagkatapos ng lahat, ang lahat ay binubuo ng mga atomo) ay ipinadala, ngunit ang impormasyon tungkol sa estado ng kabuuan nito. Gayunpaman, sa teorya, ito ay sapat na upang "ibalik" ang orihinal na bagay sa isang bagong lokasyon, na nakatanggap ng eksaktong kopya nito. Bukod dito, ang mga naturang eksperimento ay matagumpay nang isinasagawa sa mga laboratoryo - ngunit higit pa sa ibaba.

Sa mundong nakasanayan natin, ang teknolohiyang ito ay pinakamadaling ihambing sa isang copier o fax: hindi mo ipinadala ang mismong dokumento, ngunit ang impormasyon tungkol dito sa electronic form - ngunit bilang isang resulta, ang tatanggap ay may eksaktong kopya. Sa mahalagang pagkakaiba na sa kaso ng teleportasyon, ang ipinadalang materyal na bagay mismo ay nawasak, iyon ay, ito ay nawawala - at isang kopya na lamang ang natitira.

Subukan nating alamin kung paano ito nangyayari.

Naglalaro ba ang Diyos ng dice?

Narinig mo na ba ang tungkol sa pusa ni Schrödinger - ang nakalagay sa kahon na hindi buhay o patay? Ang orihinal na metapora na ito ay naimbento ng Austrian physicist na si Erwin Schrödinger upang ilarawan ang mahiwagang pag-aari ng elementarya na mga particle - superposisyon. Ang katotohanan ay ang mga quantum particle ay maaaring sabay-sabay na nasa ilang mga estado nang sabay-sabay, na sa mundo ay nakasanayan nating ganap na ibukod ang bawat isa. Halimbawa, ang isang elektron ay hindi umiikot sa nucleus ng isang atom, tulad ng dati nating iniisip, ngunit matatagpuan nang sabay-sabay sa lahat ng mga punto ng orbit (na may iba't ibang mga probabilidad).

Hanggang sa binuksan namin ang kahon ng pusa, iyon ay, hindi namin sinukat ang mga katangian ng butil (sa aming halimbawa, hindi namin natukoy ang eksaktong lokasyon ng electron), ang pusa na nakaupo doon ay hindi lamang buhay o patay - pareho ito. buhay at patay sa parehong oras. Ngunit kapag ang kahon ay bukas, iyon ay, ang pagsukat ay ginawa, ang butil ay nasa isa sa mga posibleng estado - at hindi na ito nagbabago. Ang aming pusa ay buhay o patay.

Kung sa puntong ito ay ganap kang tumigil na maunawaan ang anuman - huwag mag-alala, walang nakakaintindi nito. Ang likas na katangian ng quantum mechanics ay hindi naipaliwanag ng pinakamatalino na physicist sa mundo sa loob ng maraming dekada.

Ang phenomenon ng quantum entanglement ay ginagamit para sa teleportation. Ito ay kapag ang dalawang elementarya na particle ay may parehong pinanggalingan at nasa isang interdependent na estado - sa madaling salita, mayroong ilang hindi maipaliwanag na koneksyon sa pagitan nila. Dahil dito, ang mga gusot na particle ay maaaring "makipag-usap" sa isa't isa, kahit na sa isang malaking distansya mula sa isa't isa. At kapag nalaman mo ang estado ng isang butil, maaari mong hulaan ang estado ng isa pa nang may ganap na katiyakan.

Isipin na mayroon kang dalawang dice na palaging nagdaragdag ng hanggang pito. Inalog mo sila sa isang baso at itinapon ang isang buto sa likod mo at ang isa pa sa harap mo at tinakpan ito ng iyong palad. Pagtaas ng iyong kamay, nakita mo na naghagis ka, halimbawa, isang anim - at ngayon ay maaari mong kumpiyansa na igiit na ang pangalawang buto, sa likod ng iyong likod, ay nahulog ang isa. Pagkatapos ng lahat, ang kabuuan ng dalawang numero ay dapat na katumbas ng pito.

Mukhang hindi kapani-paniwala, tama ba? Gamit ang mga dice na nakasanayan na natin, ang gayong numero ay hindi gagana, ngunit ang mga gusot na particle ay kumikilos nang eksakto sa ganitong paraan - at sa ganitong paraan lamang, kahit na ang likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumasalungat din sa paliwanag.

"Ito ang pinaka hindi kapani-paniwalang phenomenon ng quantum mechanics, imposibleng intindihin man lang," sabi ng propesor ng MIT na si Walter Levin, isa sa mga pinaka-respetadong physicist sa mundo. belts! Ang masasabi lang natin ay tila ganito ang takbo ng ating mundo."

Gayunpaman, hindi ito nangangahulugan na ang mahiwagang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi magagamit sa pagsasanay - pagkatapos ng lahat, ito ay paulit-ulit na nakumpirma ng parehong mga formula at mga eksperimento.

Praktikal na teleportasyon

Ang mga praktikal na eksperimento sa teleportasyon ay nagsimula mga 10 taon na ang nakalilipas sa Canary Islands sa ilalim ng gabay ng Austrian physicist, propesor sa Unibersidad ng Vienna na si Anton Zeilinger.

Sa isang laboratoryo sa isla ng Palma, ang mga siyentipiko ay lumikha ng isang pares ng gusot na mga photon (A at B), at pagkatapos ay ipinadala ang isa sa kanila gamit ang isang laser beam sa isa pang laboratoryo na matatagpuan sa kalapit na isla ng Tenerife, 144 km ang layo. Bukod dito, ang parehong mga particle ay nasa isang estado ng superposisyon - iyon ay, hindi pa namin "binuksan ang kahon ng pusa".

Pagkatapos ay ang ikatlong photon (C) ay konektado sa kaso - ang isa na kailangang i-teleport - at ginagawa nila itong nakikipag-ugnayan sa isa sa mga gusot na particle. Pagkatapos ay sinusukat ng mga physicist ang mga parameter ng pakikipag-ugnayan na ito (A + C) at ipinadala ang nagresultang halaga sa isang laboratoryo sa Tenerife, kung saan matatagpuan ang pangalawang nakagapos na photon (B).

Ang hindi maipaliwanag na koneksyon sa pagitan ng A at B ay magiging posible upang gawing eksaktong kopya ng particle C (A + C-B) ang B - na parang agad itong lumipat mula sa isang isla patungo sa isa pa nang hindi tumatawid sa karagatan. Ibig sabihin, nag-teleport siya.

"Kami ay nag-uuri ng impormasyon na dinadala ng orihinal - at lumikha ng isang bagong orihinal sa ibang lugar," paliwanag ni Zeilinger, na nakapag-teleport na ng libu-libo at libu-libong elementarya sa ganitong paraan.

Nangangahulugan ba ito na sa hinaharap, ang mga siyentipiko ay maaaring mag-teleport ng anumang mga bagay at maging ang mga tao sa ganitong paraan - pagkatapos ng lahat, tayo ay binubuo din ng mga naturang particle?

Sa teorya, ito ay napaka posible. Kailangan mo lamang na lumikha ng isang sapat na bilang ng mga gusot na pares at dalhin ang mga ito sa iba't ibang lugar, ilagay ang mga ito sa "teleportation booths" - sabihin, sa London at Moscow. Pumasok ka sa pangatlong booth, na gumagana tulad ng isang scanner: sinusuri ng computer ang quantum state ng iyong mga particle, inihahambing ang mga ito sa mga gusot, at ipinapadala ang impormasyong ito sa ibang lungsod. At doon ang kabaligtaran na proseso ay nagaganap - at ang iyong eksaktong kopya ay muling nilikha mula sa mga gusot na particle.

Nalutas ang mga pangunahing isyu

Sa pagsasagawa, ang mga bagay ay medyo mas kumplikado. Ang katotohanan ay mayroong halos 7 octillion atoms sa ating katawan (pagkatapos ng pito ay mayroong 27 zero, iyon ay, pitong bilyong bilyon) - ito ay higit pa sa mga bituin sa nakikitang bahagi ng Uniberso.

At pagkatapos ng lahat, ito ay kinakailangan upang pag-aralan at ilarawan hindi lamang ang bawat indibidwal na butil, kundi pati na rin ang lahat ng mga koneksyon sa pagitan nila - pagkatapos ng lahat, sa isang bagong lugar dapat silang kolektahin sa isang perpektong tamang pagkakasunud-sunod.

Halos imposibleng mangolekta at magpadala ng ganoong dami ng impormasyon - hindi bababa sa, sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiya. Hindi alam kung kailan lilitaw ang mga computer na may kakayahang magproseso ng naturang dami ng data. Ngayon, sa anumang kaso, ang trabaho ay isinasagawa upang taasan ang distansya sa pagitan ng mga laboratoryo, at hindi ang bilang ng mga teleportable na particle.

Iyon ang dahilan kung bakit naniniwala ang maraming siyentipiko na ang pangarap ng teleportasyon ng tao ay halos hindi maisakatuparan. Bagaman, halimbawa, isang propesor sa New York City College at isang kilalang popularizer ng agham na si Michio Kaku ay kumbinsido na ang teleportasyon ay magiging isang katotohanan sa pagtatapos ng ika-21 siglo - at marahil kahit 50 taon mamaya. Nang hindi pinangalanan ang mga tiyak na petsa, ang ilang iba pang mga eksperto sa pangkalahatan ay sumasang-ayon sa kanya.

"Ito ay isang bagay ng pagpapabuti ng teknolohiya, pagpapabuti ng kalidad. Ngunit sasabihin ko na ang mga pangunahing isyu ay nalutas na - at walang limitasyon sa pagiging perpekto pa," sabi ni Eugene Polzik, isang propesor sa Niels Bohr Institute sa Copenhagen University.

Gayunpaman, maraming iba pang mga katanungan ang lumitaw sa daan. Halimbawa, ang "kopya sa akin" na nakuha bilang resulta ng naturang teleportasyon ay magiging tunay na ako? Mag-iisip ba siya ng parehong paraan, magkakaroon ng parehong mga alaala? Pagkatapos ng lahat, tulad ng nabanggit kanina, ang orihinal ng ipinadala na item ay nawasak bilang isang resulta ng pagsusuri sa kabuuan.

"Para sa quantum teleportation, ang pagkasira ng teleportable object sa proseso ay talagang kinakailangan at hindi maiiwasan," pagkumpirma ni Edward Farhi, na namuno sa Center for Theoretical Physics sa MIT mula 2004 hanggang 2016 at ngayon ay nagtatrabaho sa Google. "Sa tingin ko ay gagawin mo lang nagiging isang grupo ng mga neutron, proton at electron. Hindi ka magmumukhang maganda."

Sa kabilang banda, mula sa isang purong materyalistikong pananaw, hindi tayo tinutukoy ng mga particle na kung saan tayo ay ginawa, ngunit sa pamamagitan ng kanilang estado - at ang impormasyong ito, sabi ng mga siyentipiko, ay ipinadala nang lubos na tumpak.

Gusto kong maniwala na ganito. At na ang pangarap ng sangkatauhan tungkol sa teleportation ay hindi magiging katotohanan sa sikat na horror film, kung saan hindi napansin ng pangunahing karakter kung paano aksidenteng lumipad ang isang langaw sa kanyang teleportation cabin …