A klasszikus mechanika törvényeivel ellentétben megtanultuk az információ továbbítását, mint a fénysebesség. A RIA Novosti megtudta, hogy a kvitek hogyan cserélik az adatokat, és miért lehetetlen egy objektum teleportálása.
Titokzatos kvantum világ
A kvantum világban az információt kvitekben mérik. A klasszikus bitektől eltérően, képesek egyidejűleg maradni két állapotban - logikai nulla és egy -, amíg meg nem mérik, vagy pedig inkább, az információt el nem olvasják.
A qubit szerepét egy két energiaszintű mesterséges atom játszik. Ha az atom alacsonyabb energiaszinten van, akkor a rendszer állapota logikus nulla, a felső pedig logikus. Fizikailag egy kbit beépülhet egy fotonba, molekula, ion, atom, kvantumpontba - mindazonáltal, amely az elektromágneses energia kvantumait bocsátja ki és elnyeli. Például a szupravezető kvitek egy ultra alacsony hőmérsékletre hűtött vékony fémrétegekből álló elektromos áramkör, amely között az elektronpárok átmennek a szigetelő vékony rétegein.
Mivel a kvantum világról beszélünk, lehetetlen megmondani, hogy az adott pillanatban milyen állapotban van a qubit elektronja. Ez lehetőséget kínál a teleportációra - valami átvitelére az űrben.
„A kvantum-teleportálás három szuperpozíciós kvitet igényel. Tegyük fel, hogy információt kell átvinnünk az első elemről a harmadikra, és nem szabad kölcsönhatásba lépni, vagyis nem lehetnek közeli. Ezután a harmadik és a második kvitet logikai művelettel fogják össze - állapotuk kölcsönösen függ, és magukat összefonódnak. És ha egyikük állapotát mérjük, akkor a második állapota automatikusan ellentétes lesz. Olyan, mintha fekete-fehér golyókat dobott egy dobozba, majd véletlenszerűen kihúzná az egyiket: a második színének 100% -kal valószínűsége lesz ismert.
Ezután a második kvbitnek kölcsönhatásba kell lépnie az elsővel. Két fő módszer van arra, hogy rávegyék őket a „csevegésre”. Először az egyik atom rezonanciafrekvenciáját úgy változtatjuk meg, hogy egybeesjen egy másik frekvenciájával, ezután az egyik gerjesztése az elektromos mezőn keresztül megy át a másikba. A második lehetőség az, hogy a rendszert mikrohullámú sugárzásnak teszik ki, így az egyik atom abszorpciós együtthatója a másik állapotától függ. Miután a kvita "beszélt", állapotát leolvassák.
Promóciós videó:
Valójában ebben a pillanatban a kvitek klasszikus bitekké alakulnak az ismert információkkal. Ezután logikai műveletet hajtanak végre a harmadik kvbitnél, és kiderül, hogy az első állapotban van. Emlékezzünk arra, hogy az első és a harmadik kvbit soha nem működött együtt, kivéve a közvetett "kommunikációt" a második kvbit révén. Ezenkívül a harmadik kapcsolatba lépett a másodikval, mielőtt az elsővel információt cserélt volna.
Zavaros? Akkor képzelje el, hogy kapott egy A vizsga vizsga, és ossza meg örömét apáddal. Aztán anyámhoz mentek és ugyanazt mondták neki. És azt mondta, hogy megkarcolta az autót. És a beszélgetés után apa egy ismeretlen módon megismerheti ezt a bajt. Nehéz megérteni a kvantummechanikát - jobb, ha csak megismerjük törvényeit.
Nem lehet vitatkozni a relativitáselmélettel
A kvantum-teleportálás segítségével az információkat nagy távolságokon lehet továbbítani. Az eddigi rekord a kínai tudósoké, akik 1400 kilométert meghaladó műholdas adatokról küldtek adatokat a Földről. Sőt, az önkéntesek is azonnal cserélnek adatokat, még a fénysebességnél is gyorsabban.
A tudósok megerősítették ezt azzal, hogy egyidejűleg megmérik két összefonódott kvbit állapotát a különböző helyeken. Kiderült, hogy valóban gyorsabban érzik egymás változásait, mint a fény mozog.
Az információ kinyeréséhez egy kvbitből azt klasszikus bitekkel kell dekódolni, amelyek átviteli sebessége nem haladhatja meg a fénysebességet. Így bár a kvantum világ hihetetlen lehetőségeket kínál, az emberek klasszikus természetük miatt néha egyszerűen nem tudják teljes mértékben kihasználni őket.
„De a kvantum-teleportálás tökéletes a titkosított adatátvitelhez. Természetesen az információkat titkosíthatjuk klasszikus algoritmusok segítségével is. De ennek a módszernek van egy gyengesége: kulcscsere. Elegendő számítási teljesítmény mellett az elfogott titkosítás mindig olvasható”- mondja a szakértő.
És a kvantum-teleportáción alapuló protokollok matematikailag bizonyíthatják, hogy a kvantumvonalat nem csapják be. Amint egy kívülálló csatlakozik hozzá, a kvantumállapot átadásának minősége jelentősen romlik, függetlenül a betolakodó műszaki felszereltségétől. És mindkét fél azonnal rájön, hogy a beszélgetésük már nem privát.
Nem lesz teleportálás?
Ahhoz, hogy vicces videót megosszon egy barátjával, mindkettőre számítógépre vagy okostelefonra van szükség. Ugyanez vonatkozik az adatok kvitek közötti teleportálására: az állapot átviteléhez szükség van adóegység-adó-vevőre és egy vevő-kvbitre, amelyek már a megfelelő helyen vannak. Vagyis az adatok küldése előtt fizikailag mozgatnia kell azt az objektumot, amelyik azt fogja kapni. És eddig csak klasszikus módon tehetjük ezt: egy közismert pályán - az "A" ponttól a "B" pontig. És semmiképpen sem azonnal.
És mi lenne bármilyen tárgy - mint például egy személy - teleportálásával? Végül is, a végső elemzés során az anyag atomokból áll, vagyis kvantumrendszerekből, amelyek között az információ továbbítható. Ehhez a test összes atomjáról az adatokat egy másik helyen található többi atomra kell teleportálni, és ezáltal újból létrehozni egy személyt.
De minden egyes átadáshoz összetett műszaki felszerelésre van szükség. Egy kb. 70 kilogramm súlyú személy 6,7 * 1027 atomot tartalmaz. Hihetetlenül nehéz az összes részecskéről 100% -os pontossággal továbbítani az információkat - és jelenleg ez műszakilag nem kivitelezhető. Mégis, az anyagi tárgy teleportálása túl vonzó feladat az elutasításhoz.
