Sisu
- Teleportatsiooni juured: kvantfüüsika ja mehaanika
- Põhireegel: Heisenbergsi ebakindluse põhimõte
- Õudne tegevus eemalt ja Schrödingersi kass
- Kvantteleportatsioon ja ulme
- Mida teleportaažil tulevik hoiab
Teleportatsioon on aine või energia ülekandmine ühest kohast teise ilma, et kumbki neist ületaks traditsioonilises füüsilises mõttes distantsi. Kui telesarja "Star Trekk" kapten James T. Kirk käskis Starship Enterprise'i inseneril, Montgomery "Scotty" Scottil 1967. aastal esimest korda mind "üles kiiritada", rääkisid näitlejad vähe, et 1993. aastaks oli IBM-i teadlane Charles H. Bennett ja tema kolleegid pakuvad välja teadusliku teooria, mis soovitas teleportatsiooni tegelikus elus.
1998. aastaks sai teleportreerumine reaalsuseks, kui California Tehnikainstituudi füüsikud kvantteleportlesid valguse osakese labori ühest asukohast teise ilma, et see füüsiliselt ületaks kahe asukoha vahelist kaugust. Ehkki ulme ja ulmefaktide vahel on teatavaid sarnasusi, erineb telemaailm reaalses maailmas selle väljamõeldud juurtest suuresti.
Teleportatsiooni juured: kvantfüüsika ja mehaanika
Teadusharu, mis viis selle esimese teleporteerimiseni 1998. aastal, saab juured kvantmehaanika isalt, saksa füüsikult Max Planckilt. Tema töö aastatel 1900 ja 1905 termodünaamikas viis ta selget energiapaketi avastamiseni, mida ta nimetas "kvantideks". Oma teoorias, mida nüüd tuntakse kui Plancks-i konstanti, töötas ta välja valemi, mis kirjeldab, kuidas kvantid subatomilisel tasemel toimivad nii osakeste kui ka lainetena.
Paljud kvantmehaanika reeglid ja põhimõtted makroskoopilisel tasemel kirjeldavad kahte tüüpi juhtumeid: lainete ja osakeste kahetist olemasolu. Osakesed, olles lokaalsed kogemused, edastavad liikumises nii massi kui ka energiat. Delokaliseeritud sündmusi tähistavad lained levivad kogu aeg-ruumis, näiteks elektromagnetilises spektris asuvad valguslained, ja liiguvad energiaga, kuid mitte massiga. Näiteks piljardilaua ääres olevad kuulid - esemed, mida saate puudutada - käituvad nagu osakesed, samal ajal kui tiigi kortsud käituvad nagu lained, kus pole "vee võrgutransporti: seega puudub massitransport", kirjutab Stephen Jenkins, Suurbritannia Exeteri ülikooli füüsikaprofessor
Põhireegel: Heisenbergsi ebakindluse põhimõte
Werner Heisenbergi poolt 1927. aastal välja töötatud universumi üks põhireegleid, mida nüüd tuntakse Heisenbergi määramatusprintsiibina, öeldakse, et iga üksiku osakese täpse asukoha ja tõukejõu tundmisel on olemas sisemine kahtlus. Mida rohkem saab osakeste atribuute, näiteks tõukejõudu mõõta, seda ebaselgemaks muutub teave osakeste asukoha kohta. Teisisõnu, põhimõte ütleb, et te ei saa teada osakese mõlemat olekut samal ajal, palju vähem teate paljude osakeste mitut olekut korraga. Üksinda muudab Heisenbergsi määramatuse põhimõte teleportimise idee võimatuks. Kuid just siin muutub kvantmehaanika imelikuks ja selle põhjuseks on füüsik Erwin Schrödingersi uuritud kvantmehhanism.
Õudne tegevus eemalt ja Schrödingersi kass
Kui kokku võtta kõige lihtsamalt öeldes, siis kvant-takerdumine, mida Einstein nimetas "õudseks toiminguks vahemaa tagant", ütleb sisuliselt, et ühe takerdunud osakese mõõtmine mõjutab teise takerdunud osakese mõõtmist, isegi kui kahe osakese vahel on lai vahemaa.
Schrödinger kirjeldas seda nähtust 1935. aastal kui "klassikalistest mõttekäikudest lahkumist" ja avaldas selle kaheosalises töös, milles ta nimetas teooriat "Verschränkung" ehk takerdumiseks. Selles artiklis, milles ta rääkis ka oma paradoksaalsest kassist - elusalt ja surnult samal ajal, kuni vaatlus lagunes, oli kasside olek kas surnud või elus - näitas Schrödinger, et kui kaks eraldi kvantisüsteemi takerduvad või on kvantiteetsed lingitud varasema kokkupuute tõttu, pole ühe kvantisüsteemi või oleku tunnuste seletamine võimalik, kui see ei hõlma teise süsteemi tunnuseid, hoolimata kahe süsteemi ruumilisest kaugusest.
Kvantide takerdumine on kvant-teleportatsioonieksperimentide alus, mida teadlased täna läbi viivad.
Kvantteleportatsioon ja ulme
Täna toetub teadlaste teleportreerumine kvantiteedi takerdumisele, nii et see, mis juhtub ühe osakesega, juhtub teisega silmapilkselt. Erinevalt ulmest ei hõlma see objekti või inimese füüsilist skaneerimist ja teise asukohta edastamist, kuna praegu on võimatu luua originaaleseme või inimese täpset kvantkoopiat ilma originaali hävitamata.
Selle asemel tähistab kvantteleportatsioon kvant oleku (nagu teave) liikumist ühest aatomist teise aatomini üle märkimisväärse erinevuse. Michigani ülikooli ja Marylandi ülikooli ühiskvantide instituudi teadusrühmad teatasid 2009. aastal, et nad on selle konkreetse katse edukalt lõpule viinud. Nende katses liikus teave ühest aatomist teise üksteisest meetri kaugusel. Teadlased hoidsid katse ajal iga aatomit eraldi ümbristes.
Mida teleportaažil tulevik hoiab
Kui idee vedada inimest või eset Maalt kosmosesse kaugemasse kohta jääb praegu ulme valdkonda, on andmete kvantitaarsel teleporteerimisel ühest aatomist teise potentsiaali rakendada mitmel areenil: arvutites, küberturvalisuses , Internet ja palju muud.
Põhimõtteliselt näeks iga süsteem, mis tugineb andmete ühest asukohast teise edastamisele, andmete edastamist palju kiiremini, kui inimesed suudavad ette kujutada. Kui kvantteleportimise tulemuseks on andmete liigutamine ühest punktist teise ilma ülekandumiseta - ajaliselt, nii arvutite binaarsüsteemis, nii 0 kui ka 1 kahes olekus olevad andmed, kuni mõõtmine ahendab oleku väärtuseks 0 või 1 - liigub andmed kiirem kui valguse kiirus. Kui see juhtub, läbib arvutitehnoloogia täiesti uue revolutsiooni.