A kvantum világ gyakran ellentétes a józan észvel. A Nobel-díjas Richard Feynman egyszer azt mondta: "Azt hiszem, biztonságosan mondhatom, hogy senki sem érti a kvantummechanikát." A kvantum-teleportálás csak egyike azoknak a furcsa és látszólag logikátlan jelenségeknek.
2017-ben a kínai kutatók teleportálták az objektumot a világűrbe. Nem ember, nem kutya vagy molekulák voltak. Ez egy foton volt. Vagy inkább egy adott fotont leíró információ. De miért hívják ezt teleportációnak?
A lényeg az, hogy a kvantum-teleportálásnak kevés köze van a teleportáláshoz mint olyanhoz. Inkább egy olyan internet létrehozásának kérdése, amely nem támadható meg. De mielőtt közvetlenül a kérdéshez megyünk, beszéljünk egy paradoxonról.
A zseniális fizikus és a speciális és általános relativitáselmélet szerzője, Albert Einstein a kvantummechanikát hibás elméletnek tartotta. 1935-ben, Boris Podolsky és Nathan Rosen fizikusokkal együtt, egy cikket írt, amelyben meghatározta a paradoxont, amely kétségeket vet fel a kvantummechanikával kapcsolatos mindenben - az EPR paradoxonban.
A kvantummechanika az univerzum legkisebb aspektusainak tudománya: atomok, elektronok, kvarkok, fotonok és így tovább. Felfedik a fizikai valóság paradox és néha ellentmondásos aspektusait. Az egyik ilyen szempont az, hogy egy részecske mérésével "megváltoztatja". Ezt a jelenséget végül a megfigyelő hatásának nevezték: egy jelenség mérésének visszavonhatatlan hatása van rá.
A foton világűrbe történő teleportálásának kísérleti rendszerének vázlatos leírása / Kínai Tudományos Akadémia.
Gyakran egy atom megfigyelésére ragyogunk rá. Ennek a fénynek a fotonjai kölcsönhatásba lépnek a részecskével, ezáltal befolyásolják annak helyzetét, szögmozgását, centrifugálását vagy más jellemzőit. A kvantum világában a fotonok atom megfigyelése a bowling golyók használatához hasonlít egy bowling pálya végén lévő csapok számához. Ennek eredményeként lehetetlen pontosan megismerni egy részecske összes tulajdonságát, mivel a vizsgálata során a megfigyelő befolyásolja az eredményt.
A megfigyelő hatást gyakran összekeverik azzal az elképzeléssel, hogy a tudatosság valamilyen módon befolyásolhatja vagy akár létrehozhatja a valóságot. Valójában ebben a hatásban nincs semmi természetfeletti, mivel egyáltalán nem igényel tudatosságot.
Promóciós videó:
Az atommal ütköző fotonok ugyanazt a megfigyelő hatást gyakorolják, függetlenül attól, hogy az emberi tudatosság oldaláról történő cselekedetek miatt haladnak-e az atom felé. Ebben az esetben a "megfigyelés" egyszerűen kölcsönhatásba lép.
Nem lehetünk külső megfigyelők. A kvantumrendszerekben az ember mindig aktív részt vesz, elmossa az eredményeket.
Pontosan ez az, amit Albert Einstein nem tetszett. Számára ez a benne rejlő kétértelműség a kvantummechanika hiányosságát jelezte, amelyet meg kellett szüntetni. A tudós úgy gondolta, hogy a valóság nem lehet annyira megbízhatatlan. Pontosan erre utal híres mondata: "Isten nem kockajátékkal játszik az univerzummal."
És semmi nem hangsúlyozta inkább a kvantummechanika gyengeségét, mint a kvantum összefonódásának paradoxonját.
Néha kvantum skálán a részecskék összekapcsolódhatnak oly módon, hogy az egyik részecske tulajdonságainak mérése azonnal hatással van a másikra, függetlenül attól, hogy milyen távol vannak egymástól. Ez kvantum összefonódás.
Einstein relativitáselmélete szerint semmi sem haladhat gyorsabban, mint a fény. Úgy tűnt, hogy a kvantum-összefonódás megszegi ezt a szabályt. Ha az egyik részecske összefonódik egy másikval, és az egyik lehetséges változás befolyásolja a másikot, akkor valamilyen kapcsolatnak kell lennie közöttük. Egyébként hogyan befolyásolhatják egymást? De ha ez azonnal történik, a távolságok ellenére, ennek a kapcsolatnak gyorsabban kell létrejönnie, mint a fénysebességnek - ennélfogva az EPR paradoxonja.
Ha megpróbálja megmérni, melyik résen megy át egy elektron egy kísérlet során két hasítással, akkor nem kap interferenciamintázatot. Ehelyett az elektronok nem úgy viselkednek, mint a hullámok, hanem mint a "klasszikus" részecskék.
Einstein ezt a jelenséget "kísérteties cselekedetnek" nevezte. A kvantummechanika teljes területe ugyanolyan gyengenek tűnt, mint a feltételezett kvantumbeillesztés. Élete végéig a fizikus sikertelenül próbálta "felragasztani" az elméletet, de semmi sem jött belőle. Egyszerűen nem volt mit javítani.
Einstein halála után többször bizonyították, hogy a kvantummechanika helyes és működik, még akkor is, ha gyakran ellentmond a józan észnek. A tudósok megerősítették, hogy a kvantum-összefonódás paradoxona valódi jelenség, és általában nem paradoxon. Annak ellenére, hogy az összefonódás azonnal megtörténik, semmilyen információ nem továbbítható a részecskék között a fénysebességnél gyorsabban.
Hogyan kapcsolódik ez mind a kvantum-teleportációhoz? Térjünk vissza a témához. A tény az, hogy ily módon az információk továbbra is átadhatók. Pontosan ezt tették 2017-ben a kínai kutatók. Noha "teleportációnak" hívják, a tudósok valójában információcserét hajtottak végre két összefonódott foton között.
Ha egy lézernyalábot egy speciális kristályon keresztül irányítanak, akkor az általa kibocsátott fotonok összefonódnak. Tehát amikor az egyik fotont egy összefonódott párban mérik, a másik állapota azonnal megismerhető. Ha a kvantumállapotaikat jelhordozóként használja, akkor az információ átvihető két foton között. Ezt már korábban megtették a laboratóriumokban a világ minden tájáról, de soha nem került sor erre a távolságra.
A kínai kutatók összefonódott fotont küldtek a Föld feletti 1400 kilométeres műholdakra. Ezután belekapaszkodtak a bolygón megmaradó fotonba a harmadik fotonnal, amely lehetővé tette kvantumállapota továbbítását a műholdas fotonra, ezáltal hatékonyan másolva a harmadik fotont a pályán. A harmadik fotont azonban fizikailag nem továbbították a műholdra. Csak a kvantumállapotra vonatkozó információkat továbbították és helyreállították.
Tehát nem a Star Trek stílusú teleportáció volt. De a kísérlet legnagyobb áttörése nem a teleportálás volt, hanem a kommunikáció.
Az összegabalyodott részecskékre épülő kvantum-internetet szinte lehetetlen feltörni. És mindezt a megfigyelő hatásának köszönhetően.
Ha valaki megpróbálja elfogni ezen kvantumátvitel egyikét, lényegében megkísérli megfigyelni a részecskét, amely - amint azt már tudjuk - megváltoztatja. A veszélyeztetett transzmisszió azonnal látható lesz, mivel a részecskék megszűnnek vagy beleakadnak, vagy az átvitel teljesen megsemmisül.
A Quantum Internet majdnem 100% -ban biztonságos kommunikációs hálózat lenne. A belegabalyodott részecskékhez való hozzáférés nélkül senki sem tudott csapkodni. És ha valaki hozzáférne az összefonódott részecskék egyikéhez, akkor azonnal észreveszi, mivel a részecske eltűnik, ami azt jelenti, hogy az Internet nem működik. Így lehet hasznosabb, mint egy foton teleportációs eszköz.
A kutatóknak több mint egymillió kísérletet kellett tenniük, hogy sikeresen belekapaszkodjanak a több mint 900 részecskebe. Mivel a fotonoknak át kell haladniuk a légkörünkön, nagy a valószínűsége annak, hogy kölcsönhatásba lépnek más részecskékkel, ezért "megfigyelhetők" lesznek, kiküszöbölik a beilleszkedést és befejezik az átvitelt.
A kvantum-teleportálás elveszíti az eredeti részecskével kapcsolatos összes információt, de azonos másolatot hoz létre a másik végén / & copy; Jim Al-Khalili / A kvantum-teleportálás során az eredeti részecskével kapcsolatos összes információ elveszik, de a másik végén azonos példány készül el / Jim Al-Khalili.
Egy napon - valamikor a távoli jövőben - használjuk ugyanazt a technikát nagy tárgyak vagy akár emberek teleportálására? Elméletileg igen. Ez belekapcsolna a test minden részecskéjébe ugyanolyan számú részecskét a rendeltetési helyen. A részecskéinek minden állapotát és helyzetét át kell vizsgálni és át kell vinni egy másik helyre. A várakozó részecskék belekapaszkodnak és elfogadják a nekik átadott információt, azonnal feltételezve, hogy az eredeti részecskékkel megegyező állapotba kerülnek. Ez lényegében ugyanaz, ami a fotonokkal történt a kínai kísérlet során. Az egyetlen különbség az, hogy a test minden részecskéjére vonatkozik.
Nem szabad azonban örülnie. A teleportálás szintén a megfigyelő hatásának van kitéve. Az összes részecskét megmérő szkennelési folyamat azonnal megváltoztatja mindet. Lehetséges, hogy a változások kellemetlenek voltak számodra, felismerhetetlen kvantum-iszapmá alakulhat. Ön már nem létezik az eredeti pontban, és megjelenik egy másikban - pontosan ugyanazon, de egy új részecskekészlettel. De hogy önmaga marad-e vagy sem, egy teljesen más kérdés.
Vladimir Guillen