Lumea cuantică este adesea contrară bunului simț. Laureatul Nobel Richard Feynman a spus cândva: „Cred că pot spune în siguranță că nimeni nu înțelege mecanica cuantică”. Teleportarea cuantică este doar unul dintre acele fenomene ciudate și aparent ilogice.
În 2017, cercetătorii din China au teleportat obiectul în spațiul exterior. Nu era un bărbat, nici un câine, nici măcar o moleculă. Era un foton. Sau mai degrabă, informații care descriu un foton specific. Dar de ce se numește teleportare?
Concluzia este că teleportarea cuantică nu are prea mult legătură cu teleportarea ca atare. Mai degrabă, este vorba despre crearea unui internet care nu poate fi hackat. Dar înainte să trecem direct la această problemă, să vorbim despre un paradox.
Genialul fizician și autor al teoriilor speciale și generale ale relativității, Albert Einstein, a considerat mecanica cuantică o teorie defectuoasă. În 1935, împreună cu fizicienii Boris Podolsky și Nathan Rosen, a scris un articol în care a definit un paradox care pune la îndoială aproape tot ce are legătură cu mecanica cuantică - paradoxul EPR.
Mecanica cuantică este știința celor mai mici aspecte ale universului: atomi, electroni, quark, fotoni ș.a. Dezvăluie aspecte paradoxale și uneori contradictorii ale realității fizice. Un astfel de aspect este faptul că, prin măsurarea unei particule, o „schimbați”. Acest fenomen a fost numit în cele din urmă efectul observatorului: actul de măsurare a unui fenomen îl afectează iremediabil.
Descrierea schematică a unei configurații experimentale pentru teleportarea unui foton în spațiul exterior / China Academy of Sciences.
Adesea, pentru a observa un atom, străluceam pe el. Fotonii acestei lumini interacționează cu particulele, afectând astfel poziția, momentul unghiular, rotirea sau alte caracteristici. În lumea cuantică, folosirea fotonilor pentru a observa un atom este asemănătoare cu utilizarea bilelor de bowling pentru a număra ace de la capătul unei alee de bowling. Ca urmare, este imposibil de știut exact toate proprietățile unei particule, deoarece în procesul investigării sale observatorul influențează rezultatul.
Efectul de observator este deseori confundat cu ideea că conștiința poate influența cumva sau chiar crea realitate. De fapt, nu există nimic supranatural cu privire la acest efect, deoarece nu necesită conștiință deloc.
Video promotional:
Fotonii care se ciocnesc cu un atom produc același efect de observator indiferent dacă se îndreaptă spre el din cauza acțiunilor din partea conștiinței umane sau nu. În acest caz, „observa” înseamnă pur și simplu să interacționezi.
Nu putem fi în afara observatorilor. În sistemele cuantice, o persoană ia întotdeauna o parte activă, estompând rezultatele.
Tocmai asta nu i-a plăcut lui Albert Einstein. Pentru el, această ambiguitate inerentă a indicat o incompletare a mecanicii cuantice care trebuia eliminată. Omul de știință credea că realitatea nu poate fi atât de nesigură. Tocmai la aceasta se referă faimoasa sa frază: „Dumnezeu nu joacă zaruri cu Universul”.
Și nimic nu a subliniat slăbiciunea mecanicii cuantice mai mult decât paradoxul înțelegerii cuantice.
Uneori, la scară cuantică, particulele pot deveni interconectate astfel încât măsurarea proprietăților unei particule afectează instantaneu alta, indiferent cât de departe sunt. Aceasta este o înțelegere cuantică.
Conform teoriei relativității lui Einstein, nimic nu poate călători mai repede decât lumina. Cu toate acestea, legătura cuantică părea să încalce această regulă. Dacă o particulă este legată de alta și orice schimbare posibilă care are loc cu una dintre ele o afectează pe cealaltă, atunci trebuie să existe un fel de conexiune între ele. Altfel, cum se pot influența reciproc? Dar dacă acest lucru se întâmplă instantaneu, în ciuda distanțelor, această conexiune trebuie să se producă mai repede decât viteza luminii - de aici chiar paradoxul EPR.
Dacă încercați să măsurați prin ce fante trece un electron în timpul unui experiment cu două fante, nu veți obține un model de interferență. În schimb, electronii nu se vor comporta ca niște unde, ci ca niște particule „clasice”.
Einstein a numit acest fenomen „acțiune înspăimântătoare la distanță”. Întregul câmp al mecanicii cuantice i s-a părut la fel de fragil pe cât de presupusă înțelegere cuantică. Până la sfârșitul vieții sale, fizicianul a încercat fără succes să „împletească” teoria, dar nu a venit nimic din ea. Pur și simplu nu era nimic de rezolvat.
După moartea lui Einstein, s-a dovedit în mod repetat că mecanica cuantică este corectă și funcționează, chiar dacă adesea contravine bunului simț. Oamenii de știință au confirmat că paradoxul de înțelegere cuantică este un fenomen real și, în general, nu este un paradox. În ciuda faptului că înțelegerea se produce instantaneu, nu se pot transfera informații între particule mai repede decât viteza luminii.
Cum se leagă toate acestea cu teleportarea cuantică? Să revenim la subiectul nostru. Cert este că în acest fel informațiile pot fi încă transferate. Aceasta este exact ceea ce au făcut cercetătorii din China în 2017. Deși se numește „teleportare”, de fapt, oamenii de știință au efectuat transferul de informații între doi fotoni încurcați.
Când un fascicul laser este direcționat printr-un cristal special, fotonii emiți de acesta sunt încurcați. Deci, atunci când un foton este măsurat într-o pereche încurcată, starea celuilalt este imediat cunoscută. Dacă utilizați stările lor cuantice ca purtător de semnal, atunci informațiile pot fi transferate între doi fotoni. Acest lucru a fost făcut anterior în laboratoarele din întreaga lume, dar niciodată acest proces nu a avut loc la o asemenea distanță.
Cercetătorii chinezi au trimis un foton încurcat într-un satelit la 1.400 de kilometri deasupra Pământului. Apoi au încurcat fotonul rămas pe planetă cu cel de-al treilea foton, ceea ce i-a permis să-și trimită starea cuantică fotonului de pe satelit, copiind astfel cel de-al treilea foton pe orbită. Cu toate acestea, cel de-al treilea foton nu a fost transferat fizic în satelit. Numai informații despre starea sa cuantică au fost transmise și restaurate.
Deci nu a fost teleportarea în stil Star Trek. Dar cea mai mare descoperire în acest experiment nu a fost teleportarea, ci comunicarea.
Un Internet cuantic bazat pe particule încurcate ar fi aproape imposibil de piratat. Și totul datorită efectului de observator.
Dacă cineva încearcă să intercepteze una dintre aceste transmisii cuantice, în esență, va fi o încercare de observare a particulei, care - așa cum știm deja - o va schimba. O transmisie compromisă va fi imediat vizibilă, deoarece particulele nu vor mai fi încurcate sau transmisia ar fi complet distrusă.
Internetul cuantic ar fi o rețea de comunicații aproape 100% sigură. Fără acces la particule încurcate, nimeni nu ar putea să-l pirateze. Și dacă cineva ar avea acces la una dintre particulele încurcate, l-ar observa imediat, deoarece particula ar dispărea, ceea ce înseamnă că internetul nu va mai funcționa. În felul acesta poate fi mai util decât un dispozitiv de teleportare fotonică.
Cercetătorii au fost nevoiți să facă peste un milion de încercări de a cufunda cu succes puțin peste 900 de particule. Deoarece fotonii trebuie să treacă prin atmosfera noastră, există o probabilitate mare ca aceștia să interacționeze cu alte particule, prin urmare, vor fi „observați”, eliminând încurcarea și completând transmisia.
Teleportarea cuantică pierde toate informațiile despre particulele originale, dar creează o copie identică la celălalt capăt / & copiere; Jim Al-Khalili / În timpul teleportării cuantice, toate informațiile despre particula originală se pierd, dar se creează o copie identică la celălalt capăt / Jim Al-Khalili.
Vom folosi într-o zi - cândva în viitorul îndepărtat - aceeași tehnică pentru a teleporta obiecte mari sau chiar oameni? În teorie, da. Aceasta ar încurca fiecare particulă din corp cu același număr de particule la destinație. Fiecare stare și poziție a tuturor particulelor dvs. va trebui scanată și transferată într-o altă locație. Particulele de așteptare se vor încurca și vor accepta informațiile transmise acestora, asumând instantaneu o stare identică cu particulele originale. Acesta este în esență același lucru care s-a întâmplat fotonilor din experimentul chinez. Singura diferență este că este vorba despre fiecare particulă din corpul tău.
Totuși, nu ar trebui să fiți bucuroși. Teleportarea este supusă și efectului de observator. Un proces de scanare care măsoară toate particulele dvs. le-ar schimba instantaneu. Este posibil ca schimbările să fie neplăcute pentru tine, te-ai transforma într-un soi cuantic de nerecunoscut. Ați înceta să mai existe în punctul inițial și să apari la altul - exact la fel, dar cu un nou set de particule. Dar dacă rămâi tu sau nu este o întrebare complet diferită.
Vladimir Guillen
