Er teleportation mulig i det virkelige liv?

Indhold

• Teleporteringsrødder: Kvantefysik og -mekanik
• Grundlæggende regel: Heisenbergs usikkerhedsprincip
• Uhyggelig handling på afstand og Schrödingers Cat
• Kvanteteleportering og science fiction
• Hvad fremtiden har for teleportering

Teleportering er overførsel af stof eller energi fra et sted til et andet uden, at nogen af ​​dem krydser afstanden i traditionel fysisk forstand. Da kaptajn James T. Kirk fra "Star Trek" TV-serien og -film først fortalte Starship Enterprise-ingeniøren, Montgomery "Scotty" Scott for at "stråle mig op" i 1967, vidste kun skuespillerne, at i 1993 vidste IBM-videnskabsmand Charles H. Bennett og kolleger ville foreslå en videnskabelig teori, der antydede den virkelige mulighed for teleportering.

I 1998 blev teleportering virkelighed, da fysikere ved California Institute of Technology kvanteteporterede en lyspartikel fra et sted til et andet i et laboratorium uden at det fysisk krydsede afstanden mellem de to placeringer. Mens der findes visse ligheder mellem science fiction og science fact, adskiller teleporteringen i den virkelige verden meget fra dens fiktive rødder.

Teleporteringsrødder: Kvantefysik og -mekanik

Den gren af ​​videnskaben, der førte til den første teleportering i 1998, får sine rødder fra kvantemekanikens far, den tyske fysiker Max Planck. Hans arbejde i 1900 og 1905 inden for termodynamik førte ham til opdagelsen af ​​forskellige energipakker, han kaldte "kvanta". I sin teori, nu kendt som Plancks konstant, udviklede han en formel, der beskriver, hvordan kvanta på et subatomisk niveau fungerer både som partikler og bølger.

Mange regler og principper inden for kvantemekanik på det makroskopiske niveau beskriver disse to typer forekomster: bølger og partiklers dobbelteksistens. Partikler, der er lokale oplevelser, formidler både masse og energi i bevægelse. Bølger, der repræsenterer delokaliserede begivenheder, spredt over rum-tid, såsom lysbølger i det elektromagnetiske spektrum, og bærer energi, men ikke masse, mens de bevæger sig. F.eks. Opfører kuglerne på et poolbord - genstande, du kan røre ved, opfører sig som partikler, mens krusninger på en dam opfører sig som bølger, hvor der er "ingen nettotransport af vand: dermed ingen nettotransport af masse," skriver Stephen Jenkins, fysikprofessor ved University of Exeter i England

Grundlæggende regel: Heisenbergs usikkerhedsprincip

En grundlæggende regel om universet, udviklet af Werner Heisenberg i 1927, nu kendt som Heisenbergs usikkerhedsprincip, siger, at der findes en iboende tvivl, der er knyttet til at kende den nøjagtige placering og drivkraft for enhver individuel partikel. Jo mere du kan måle en af ​​partiklens attributter, såsom tryk, jo mere uklar bliver informationen om partiklernes placering. Med andre ord siger princippet, at du ikke kan kende begge tilstande i partiklen på samme tid, langt mindre kender de mange tilstande af mange partikler på én gang. På egen hånd gør Heisenbergs usikkerhedsprincip ideen om teleportering umulig. Men det er her kvantemekanik bliver underlig, og det skyldes fysiker Erwin Schrödingers undersøgelse af kvanteforvikling.

Uhyggelig handling på afstand og Schrödingers Cat

Når de sammenfattes i de enkleste termer, kvanteforvikling, som Einstein kaldte "uhyggelig handling på afstand", siger det i det væsentlige, at måling af en sammenfiltret partikel påvirker målingen af ​​den anden sammenfiltrede partikel, selv om der er en bred afstand mellem de to partikler.

Schrödinger beskrev dette fænomen i 1935 som en "afvigelse fra klassiske tankelinjer" og udgav det i et todelt papir, hvor han kaldte teorien "Verschränkung," eller sammenfiltring. I det papir, hvor han også talte om sin paradoksale kat - levende og død på samme tid, indtil observationen kollapsede eksistensen af ​​katte-staten i at den enten var død eller i live - foreslog Schrödinger, at når to separate kvantesystemer bliver sammenfiltrede eller kvante forbundet på grund af et tidligere møde, er en forklaring af funktionerne i et kvantesystem eller en tilstand ikke mulig, hvis det ikke inkluderer egenskaberne ved det andet system, uanset den rumlige afstand mellem de to systemer.

Kvanteforvikling er grundlaget for kvanteteleportationseksperimenter, som forskere udfører i dag.

Kvanteteleportering og science fiction

Teleportering fra videnskabsmænd i dag er afhængig af kvanteforvikling, så hvad der sker med den ene partikel sker med den anden øjeblikkeligt. I modsætning til science fiction involverer det ikke fysisk scanning af et objekt eller en person og overførsel til et andet sted, fordi det i øjeblikket er umuligt at oprette en præcis kvantekopi af det originale objekt eller person uden at ødelægge originalen.

I stedet repræsenterer kvanteteleportering at flytte en kvantetilstand (som information) fra et atom til et andet atom over en betydelig forskel. Videnskabelige teams fra University of Michigan og Joint Quantum Institute på University of Maryland rapporterede i 2009, at de med succes gennemførte netop dette eksperiment. I deres eksperiment flyttede information fra et atom til et andet en meter fra hinanden. Forskere holdt hvert atom i separate indkapslinger under eksperimentet.

Hvad fremtiden har for teleportering

Mens ideen om at transportere en person eller et objekt fra Jorden til et fjernt sted i rummet forbliver i science fiction-området for øjeblikket, har kvante-teleportering af data fra et atom til et andet potentiale for applikationer på flere arenaer: computere, cybersikkerhed , Internettet og mere.

Grundlæggende kunne ethvert system, der er afhængig af transmission af data fra et sted til et andet, se datatransmissioner forekomme meget hurtigere, end folk kan begynde at forestille sig. Når kvanteteleportering resulterer i, at data bevæger sig fra et sted til et andet uden nogen tid bortfald på grund af superposition - dataene, der findes i både dobbelttilstande for både 0 og 1 i et computers binære system, indtil måling kollapser staten i 0 eller 1 - data flyttes hurtigere end lysets hastighed. Når dette sker, vil computerteknologi gennemgå en helt ny revolution.