Er teleportation videnskabeligt mulig? Vil vi snart være i stand til at rejse verdener næsten øjeblikkeligt? I dag vil vi forsøge at fortælle, hvad der er nyt på dette område.
Teleportation har været en menneskelig drøm siden verdens begyndelse. En person vil øjeblikkeligt bevæge sig i rummet, rejse uden at spilde tid på trættende ture over lange afstande. Dette emne har længe været til stede i mange værker af popkultur, men det er stadig genstand for forskning. Selvom den tilbage i 2004 endda blev registreret patent på "helkroppsteleporteringssystemet" er der allerede de første succeser inden for teleportationsforskning, men de beviser, at det slet ikke bliver, hvad vi forventer af denne teknologi.
Hvorfor vækker emnet teleportation menneskehedens fantasi så meget? Hvis vi skulle lave en liste over de mest ønskede teknologier i verden, ville teleportering være på forkant. Tænk bare på, hvor mange problemer vi ville løse, hvis vi kunne flytte mellem forskellige steder med det samme. Desværre tyder meget på, at teleportering i den form, vi gerne vil se, i hvert fald indtil videre, er uden for vores rækkevidde. Det betyder dog ikke, at teleportering slet ikke er mulig. Hun ser bare anderledes ud, end vi forestiller os.
Man kan ikke tale om teleportation uden en kort introduktion til kvantefysikkens grundlæggende principper. Og det kan til gengæld afholde mange fra at læse artiklen videre. Men tro mig, vi vil ikke dykke for dybt ned i de slumkvarterer, men vil forsøge overfladisk, med enkle ord og med klare eksempler, at forklare princippet om teleportering. Lad os prøve at forklare, hvordan det kan fungere lige nu. Men hvorfor siger jeg præcis "hvordan virker det nu"? Sker dette allerede? Ja, mine damer og herrer, de første alvorlige skridt er allerede taget. Imidlertid lykkedes det forskerne at teleportere ikke en person, udstyr eller materialer, men information. Formåede vi at fascinere dig? Læs videre for det samme.
Fremskridt inden for teleportationsforskning
Alle ved, hvad teleportering er, men ikke alle ved, at der allerede er taget flere skridt i udviklingen. Og det er længe siden, Einstein beskæftigede sig med dette spørgsmål. Forskere har allerede fundet ud af, at alt starter på mikroskalaniveau, det vil sige på niveau med kvantepartikler. Da disse kvantepartikler begyndte at blive undersøgt, blev deres mærkelige adfærd bemærket. Selve processen med deres interaktion var helt anderledes end noget, der kan ses med det blotte øje på en makroskala. Det viste det sig kvante partikler kan være to steder på én gang. Forskere kalder dette princippet om superposition. Superposition sker dog kun, når partiklerne ikke interagerer med hinanden, det vil sige, at der ikke sker noget med dem. Når de er i ro, taler vi om sandsynlighedsbølgens såkaldte kollaps. Jeg er klar over, at mange af jer har svært ved at forstå alt dette. Den nemmeste måde at illustrere denne tilstand på er ved hjælp af computerbits. Som du ved, fungerer de i det binære system, det vil sige, at de kan være nul eller en. Og qubits (kvantebit) kan være både "nul" og "én" på samme tid – indtil sandsynlighedsbølgen kollapser.
Det lykkedes Einstein at opdage, hvad han kaldte "fantominteraktionen på afstand." I løbet af hans forskning viste det sig, at almindelige partikler kan flettes sammen på kvanteniveau. Uden at gå i detaljer vil jeg sige, at sådanne to partikler kan parre sig, selvom de har forskellige egenskaber (for eksempel momentum). Og nu er det mest interessante, at efter parring ændres egenskaberne for en af dem, samtidig med at den anden partikels egenskaber ændres. Uanset hvor langt de er! Og det er præcis, hvad teleportering fungerer på i dag. Hvis du forsøger at beskrive det med enkle ord, selvfølgelig, for jo længere ind i skoven...
I laboratorier lykkedes det forskerne at overføre tilstanden af en partikel fra punkt A til punkt B, men med dette transmitteres ingen specifik information om denne partikel. Hvorfor? Hovedproblemet er, at begge sider, baseret på den nuværende forskningstilstand, ikke kan etablere denne indledende information, det vil sige, at videnskabsmænd ikke kan bestemme, hvad der kom først, og hvad der kom derefter. Næsten som hønen og ægget. På dette stadium er det værd at fremhæve disse begreber. Det viste sig, at information er noget meget mere kompliceret end selve partiklens opførsel.
Og det er hovedbegrænsningen i udviklingen af teleporteringsteknologi, som samtidig belyser, hvad der kan opnås i fremtiden, og hvad der sandsynligvis ikke kan opnås. Lad os opsummere. I øjeblikket er vi i stand til at "parre" partikler med hinanden på kvanteniveau. Vi kan overføre partiklernes tilstand fra punkt A til punkt B, men vi overfører ikke den nødvendige information. Vi har ikke de teknologiske evner til at udvikle en speciel kanal, der kan transmittere denne information med lysets hastighed. På Jorden transmitterer vi information gennem radiokanaler eller fiberoptik, men det er et helt andet niveau.
Læs også: Om kvantecomputere i simple ord
Mønttrick
Så hvorfor teleporterer vi ikke information i stor skala, når vi ser ud til at have mestret teknologien? Nå, alt er ikke så simpelt, som det måske ser ud til. Vi kontrollerer ikke helt, hvilken kvantetilstand (og dermed resultatet af teleportering) vi ender med. For at forklare dette bruger videnskabsmænd eksemplet med en mønt.
Vi har to mønter viklet ind i kvantedimensionen. Hver kan have en af to tilstande - forside eller omvendt, den ene går til afsenderen, den anden til modtageren. Efter sammenfiltring, hvis den første peger mod forsiden, skal den anden også pege mod forsiden. Heldigvis eller desværre er det mere eller mindre sådan det fungerer i kvantefysikken. Ved at vide dette begynder afsenderen at spinde den første mønt og samtidig spinder mønten til den, som den blev sendt til. Mens mønten snurrer, kender ingen udfaldet. Hverken afsender eller modtager. Indtil afsenderens mønt stopper, ved den ikke, hvilken information den rent faktisk sender til modtageren. Kort sagt sender vi "noget", men vi ved ikke rigtig hvad. Indtil den sendes, forbliver informationen i superpositionen.
Denne begrænsning gør det umuligt at sende specifik information på dette udviklingstrin, fordi afsenderen ikke kan afgøre, om vi vil modtage det, han havde til hensigt at sende. Så der er ingen transmissionskanal, der kontrollerer oplysningerne på begge sider. Kvantecomputere kunne hjælpe os her, men de dukker først op nu, og indtil videre er de ret primitive. Vi vil tale om dem i dag.
Læs også: Morgendagens blockchains: Fremtiden for cryptocurrency-industrien i enkle ord
Er menneskelig teleportation overhovedet muligt?
Her kommer vi til det vigtigste spørgsmål for mange. Så kan vi overhovedet tænke på at teleportere mennesker eller andre organismer baseret på virkeligheden i dag? Nå, sandsynligvis er der ikke en eneste person på Jorden, der ville være i stand til at besvare dette spørgsmål utvetydigt. Men ser jeg på udviklingsretningen, synes jeg personligt, at det skal glemmes for nu. Hvorfor?
Bemærk, at når vi taler om teleportering, taler vi altid om at overføre partiklernes tilstand. Derfor skal denne partikel være i en eller anden "defineret" tilstand. I mellemtiden ændrer den menneskelige hjerne sig hvert mikrosekund. Milliarder af synapser, elektroner, impulser - denne proces er næsten umulig at stoppe. Det kan se ud til, at hjernen er et sted, hvor information modtaget fra omgivelserne opbevares. Så kunne det måske lade sig gøre at teleportere en person med den information, men det ville bestemt ikke være den samme person med samme hjerne, som da "flytningen" blev foretaget. Selve staten er jo en slags rekord, og i tilfældet med vores nervecenter er der ikke engang en indledende "tilstand". Medmindre vi taler om en synsk.
Det er selvfølgelig kun gæt og antagelser, for på nuværende tidspunkt kan ingen klart forudsige, hvad fremtiden vil bringe. Men den nuværende retning for forskning og udvikling af teleporteringsteknologier får os til at forstå, at vi vil gå i en anden retning.
Er fremtiden for teleportering forbundet med kvantecomputere?
Så er der en fremtid inden for teleportation, og hvad er det? Endnu et gennembrud inden for dette emne fandt sted i 2019. Som vi allerede har nævnt, er teleportering af kvantetilstanden teoretisk mulig til enhver afstand. Kun teoretisk, da det endnu ikke er fuldt ud undersøgt, men selve det faktum at flytte en partikel over en afstand på mere end 500 kilometer kan bevise det. Vi ved også, at langt den mest komplekse informationsenhed er den mindste qubit (dvs. den velkendte "bit" i superposition).
På trods af dette, på grund af sandsynlighedsbølgens kollaps under observation, har vi indtil videre formået at teleportere til tilstand 0 eller 1, og intet andet. For nogen tid siden lykkedes det to uafhængige hold af videnskabsmænd at sende en superposition af tre stater på samme tid, som de kaldte en kutter. Det lykkedes dog ikke helt, men selve forsøget viser godt, at forskerne ikke har glemt teleportering. Hvad betyder det for os? I en nøddeskal betyder det, at vi meget langsomt, men stadig øger kraften, hvilket i fremtiden kan føre til den første fulde transmission af information.
I slutningen af 2019 blev situationen endnu mere interessant. Et hold videnskabsmænd fra Zürich lykkedes at teleportere kvantum af data. 10000 kvantebits (qubits) blev overført mellem uafhængigt fungerende computersystemer på et sekund. De byggede en computerchip med elektronik tre mikron i størrelse. To var senderne, mens den tredje var modtageren. Sammenfiltrede elektroner ved temperaturer tæt på det absolutte nul betød, at data sendt til senderen også dukkede op i modtageren, altså ifølge kvantefysikkens principper. Og hvorfor taler vi om teleportering og ikke kun dataoverførsel? Nå, fordi der ikke var nogen ledning eller anden udpeget vej mellem systemerne.
Jeg tror, at alle de emner, der er diskuteret ovenfor, skaber en ret pessimistisk version af begivenheder, som igen vil afspejle din entusiasme for emnet. Men det er ikke tid til at gå i panik og miste interessen for emnet teleportation. Videnskaben står ikke stille. Med udviklingen af forskning i teleportering af kvantepartiklernes tilstand begyndte udstyr i form af kvantecomputere endelig at dukke op. "Hvad har det her at gøre med vores emne?" - du spørger. Nå, med deres hjælp ønsker vi at opnå oprettelsen af en separat kvantekanal. Takket være dette vil det være muligt at teleportere information, i stedet for at sende den, som den er nu, blandt andet ved hjælp af optiske fibre (selvfølgelig taler vi om "traditionel distribution", ikke om kvantepartikler) . Ja - dette er en måde at formode indflydelsen fra "afsenderen af mønten" på resultatet af dens cirkulation på modtagerens mønt.
Sådanne computeres arbejde er interessant at beskrive, hvis man forstår, at en kvantecomputer ikke kan sammenlignes med en almindelig stationær pc. Det er det samme som at sige, at en glødelampe bare er et "stærkere stearinlys". Det er helt forskellige teknologier, som ikke engang ligner hinanden. Og ligesom moderne computere arbejder med to tilstande i det binære system (0 og 1), kan kvantecomputere arbejde med tilstande, der er i superposition. Så for eksempel kan de være 60 % nul og 40 % én på samme tid. Det lyder kompliceret, så lad os gå videre til et andet eksempel.
Vi leger "forside eller omvendt" med computeren (jeg nævnte allerede, at dette er et yndet eksempel på videnskabsmænd, når de forklarer kvantetilstande). Forsiden er som standard på bordet. I første runde kan computeren vende mønten eller lade den være uændret, men vi kender ikke resultatet af den endelige beslutning. Så får vi samme mulighed, og computeren kender heller ikke resultatet. Efter et par runder kontrolleres møntens tilstand. Hvis forsiden har ændret sig, vinder computeren, ellers vinder vi. Dette giver os præcis 50% chance for at vinde.
Hvis vi spiller det samme spil med en kvantecomputer, vil computeren som udgangspunkt få en 100% chance for at vinde (i en undersøgelse vandt den 97% i over 300 forskellige spil, de resterende 3% er sandsynligvis ... på grund af systemfejl). Men hvordan er dette muligt? Forestil dig, at computeren hver runde beholder sin superposition, fordi den ikke ses af nogen observatør (ingen fra miljøet, inklusive os). Samtidig beslutter maskinen 30% til fordel for forside og 70% for at forlade den nuværende tilstand, i næste runde vælger den en anden. Men det vigtigste er, at en kvantecomputer altid vælger to forskellige tilstande (når vi kun vælger én). I slutningen af spillet, når resultatet afsløres, bryder bølgen af sandsynlighed og... han vinder.
Bedrager kvantecomputeren os? Ingen! Jeg ved, at det er svært at forstå, men forestil dig, at computeren i løbet af disse adskillige runder hælder to forskellige juicer i en skål i forskellige proportioner, og til allersidst adskiller blandingens komponenter, bogstaveligt talt "overvinder" sandsynligheden og laver altid rigtige valg. Det er svært at tro, men i praksis er det præcis, hvad der sker.
Et obskurt fænomen, men det er en god illustration af kvantefysikkens magt. På kvantemolekyleniveau ville sådan en computer være meget bedre til at udvikle for eksempel ny medicin. Det ville helt sikkert være nyttigt for os under betingelserne for en pandemi og for at overvinde andre sygdomme. Men det vigtigste er, at en sådan computer vil være nyttig i udviklingen af teleporteringsinformationsteknologier. Og det er ikke trivielle ord! Når der vil være mange kvantecomputere i verden, vil kvantemolekylerne i hver af dem være i stand til at blande sig (parre) med hinanden. Så, hvis vi ændrer egenskaben for en af dem, vil vi også ændre tilstanden af det parrede molekyle. Endelig vil det være muligt at sende information, for umiddelbart efter at den er sendt, kan start- og sluttilstand bestemmes. Lad os under alle omstændigheder huske resultaterne af Googles kvante-supercomputer. På 200 sekunder lavede han beregninger, der ville kræve... 10 års drift af den hurtigste "normale" supercomputer. Så du kan se det enorme potentiale og den kraft, det rummer.
Dermed ville der blive skabt en helt ny transmissionskanal, som vi ikke engang drømte om. Ligesom en optisk fiber eller en radiokanal nu. Og da der, som allerede nævnt, teoretisk set ingen grænser for kvantetilstandens teleporteringsafstand, vil vi også kunne kommunikere med andre planeter på et øjeblik. Og det på en yderst sikker måde. Takket være teleportering ville det endda være teoretisk umuligt at "fange" information. På den anden side, hvis teleportering blev mulig, ville en intelligent person finde en måde at gøre det på. Måske ved vi ikke så meget endnu og er derfor ikke helt homo sapiens...
Og nu er vi nået til slutningen af samtalen om den nuværende og fremtidige tilstand af teleportationsudvikling. Det må indrømmes, at fremtidsplanerne ser meget mere interessante ud, især da de ikke alle er så langt væk, som man skulle tro. Det skal også huskes, at vi ikke kan forudsige, hvordan fremtiden rent faktisk vil se ud. Den moderne verden har bevist, at nogle gange bliver det, der virkede som en fantasi for 30 år siden, en realitet i dag. Alle afhandlinger (især dem relateret til menneskelig teleportation) er baseret på tilgængelig information og prognoser for forskningsudvikling. Derfor håber vi, at teknologien inden for kvanteberegning snart bliver mere tilgængelig og forståelig. Og selvfølgelig ønsker vi, at denne revolution finder sted i vores levetid. Jeg vil virkelig gerne se, hvordan en person øjeblikkeligt kan flytte til Mars eller Alpha Centauri. Drømme, drømme, drømme...
Læs også: