Contrar legilor mecanicii clasice, am învățat să transmitem informații mai repede decât viteza luminii. RIA Novosti a aflat modul în care cibutiile schimbă date și de ce este imposibil de teleportat un obiect material.
Lumea cuantică misterioasă
În lumea cuantică, informațiile sunt măsurate în cabluri. Spre deosebire de biții clasici, aceștia sunt capabili să fie simultan în două stări - zero logic și una - până în momentul în care sunt măsurate sau, mai bine zis, informațiile sunt citite.
Rolul unui qubit este jucat de un atom artificial cu două niveluri de energie. Dacă atomul se află la nivelul energetic inferior, starea sistemului este zero logică, la cea superioară este una logică. Fizic, un qubit poate fi încorporat într-un foton, moleculă, ion, atom, punct cuantic - în tot ceea ce emite și absoarbe quanta de energie electromagnetică. De exemplu, jetoanele supraconductoare sunt un circuit electric format din straturi subțiri de metal răcite la temperaturi ultra-scăzute, între care perechi de electroni se tunelează prin straturi subțiri de izolator.
Deoarece vorbim despre lumea cuantică, este imposibil să spunem în ce stare se află electronul din qubit la un moment dat. Aceasta deschide oportunități de teleportare - transmiterea a ceva în spațiu.
„Teleportarea cuantică necesită trei rabaturi suprapuse. Să spunem că trebuie să transferăm informații de la primul element la al treilea și că acestea nu ar trebui să interacționeze, adică nu ar trebui să fie apropiate. Apoi, cea de-a treia și a doua qubit sunt încurcate folosind o operație logică - stările lor devin interdependente și ele însele sunt numite încurcate. Și dacă starea unuia dintre ei este măsurată, atunci starea celei de-a doua va fi automat opusă. Este ca și cum ai arunca bile alb-negru într-o cutie, și apoi a scoate una dintre ele la întâmplare: culoarea celei de-a doua va fi cunoscută cu 100% probabilitate , spune Ilya Besedin, inginer la Laboratorul de metamateriale Superconductor la NUST MISIS.
Apoi al doilea qubit trebuie să interacționeze cu primul. Există două moduri principale de a-i determina să „discute”. În primul rând, frecvența rezonantă a unui atom este modificată astfel încât să coincidă cu frecvența altuia, după care excitația de la unul trece la altul prin câmpul electric. A doua opțiune este ca sistemul să fie expus radiațiilor cu microunde, astfel încât coeficientul de absorbție al unui atom depinde de starea altuia. După ce cbits-urile au „vorbit”, stările lor sunt citite.
Video promotional:
De fapt, în acest moment, qubit-urile se transformă în biți clasici cu informații cunoscute. Apoi se efectuează o operație logică pe al treilea qubit și se dovedește a fi în starea primului. Reamintim că primul și al treilea qubit nu au interacționat niciodată, cu excepția „comunicării” indirecte prin intermediul celui de-al doilea qubit. În plus, al treilea a fost în contact cu cel de-al doilea înainte de a schimba informații cu primul.
Confuz? Apoi, imaginați-vă că ați primit un A pentru examen și ați împărtășit bucuria cu tatăl vostru. Apoi s-au dus la mama mea și i-au spus același lucru. Și ți-a spus că a zgâriat mașina. Iar după conversația ta, tatăl într-un mod necunoscut află despre această problemă. Este dificil să înțelegem mecanica cuantică - este mai bine să ne înțelegem doar cu legile sale.
Nu te poți certa cu teoria relativității
Cu ajutorul teleportării cuantice, informațiile pot fi transmise pe distanțe lungi. Recordul de până acum aparține oamenilor de știință chinezi, care au trimis date de pe Pământ la un satelit de peste 1400 de kilometri. Mai mult decât atât, bitele în sine schimbă date instantaneu, chiar mai repede decât viteza luminii.
Oamenii de știință au confirmat acest lucru prin măsurarea simultană a stării a două colați încurcați în diferite locații. S-a dovedit că într-adevăr „se simt” schimbările reciproc mai repede decât mișcările ușoare.
Pentru a extrage informații dintr-un qubit, aceasta trebuie decodificată folosind biți clasici, a căror rată de transmisie nu poate depăși viteza luminii. Astfel, deși lumea cuantică oferă oportunități incredibile, oamenii, datorită naturii lor clasice, uneori pur și simplu nu pot profita din plin de ele.
„Dar teleportarea cuantică este perfectă pentru transmisia criptată a datelor. Desigur, informațiile pot fi, de asemenea, criptate folosind algoritmi clasici. Dar această metodă are o slăbiciune: schimbul de chei. Cu o putere de calcul suficientă, criptarea interceptată poate fi citită întotdeauna , spune expertul.
Iar protocoalele bazate pe teleportarea cuantică vă permit să demonstrați matematic că linia cuantică nu este înregistrată. De îndată ce un străin se conectează la acesta, calitatea transferului stării cuantice se deteriorează semnificativ, indiferent de echipamentul tehnic al intrusului. Și ambele părți descoperă imediat că conversația lor nu mai este privată.
Nu va exista teleport?
Pentru a partaja un videoclip amuzant cu un prieten, amândoi aveți nevoie de computere sau smartphone-uri. La fel se întâmplă și cu teleportarea datelor între cabluri: pentru a transfera starea, aveți nevoie de un qubit de emițător și de un receptor, care sunt deja localizați la locul potrivit. Adică, înainte de a trimite date, trebuie să mutați fizic obiectul care îl va primi. Și până acum putem face acest lucru doar într-un mod clasic: de-a lungul unei cunoscute traiectorii - de la punctul „A” până la punctul „B”. Și în niciun caz instantaneu.
Și cum rămâne cu teleportarea oricărui obiect material în ansamblu - de exemplu, o persoană? La urma urmei, în ultimă analiză, materia constă din atomi, adică sisteme cuantice între care informațiile pot fi transmise. Pentru a face acest lucru, va trebui să teleportați date despre toți atomii corpului către alți atomi aflați într-un alt loc și, astfel, să recreați o persoană.
Dar pentru fiecare act de transfer, este necesar un echipament tehnic complex. O persoană care cântărește aproximativ 70 de kilograme conține 6,7 * 1027 atomi. Este incredibil de dificil să transmiți informații despre toate particulele cu o precizie de 100% - iar momentan nu este posibil din punct de vedere tehnic. Totuși, teleportarea unui obiect material este o sarcină prea atractivă pentru a refuza.
