Teleportatsiya - haqiqat: ilmiy fantastikadan tashqari

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Ilmiy fantastika filmlari qahramonlari uchun teleportatsiya odatiy holdir. Bir tugmani bosish - va ular havoda eriydi, shunda ular bir necha soniya ichida o'zlarini yuzlab va minglab kilometrlar uzoqlikda: boshqa mamlakatda yoki hatto boshqa sayyorada topadilar.

Bunday harakat haqiqatan ham mumkinmi yoki teleportatsiya abadiy yozuvchilar va ssenariy mualliflarining orzusi bo'lib qoladimi? Ushbu sohada biron bir tadqiqot olib borilmoqdami - va biz fantastik jangovar filmlar qahramonlariga shunchalik tanish bo'lgan texnologiyani amalga oshirishga biroz yaqinroqmi?

Bu savolga qisqa javob - ha, tajribalar olib borilmoqda va juda faol. Bundan tashqari, olimlar muntazam ravishda ilmiy jurnallarda kvant teleportatsiyasi bo'yicha muvaffaqiyatli tajribalar haqida maqolalar nashr etadilar - borgan sari uzoqroq masofalarga.

Garchi ko'plab taniqli fiziklar odamlarni teleportatsiya qila olishimizga shubha qilishsa-da, ba'zi ekspertlar ancha optimistik va teleportlar bir necha o'n yillar ichida haqiqatga aylanishiga ishontirmoqda.

"Yolg'onlar, mish-mishlar va hikoyalar"

Birinchidan, biz aniq nima haqida gapirayotganimizni aniqlab olaylik. Teleportatsiya deganda biz ob'ektlarning istalgan masofada, ideal holda yorug'lik tezligidan tezroq bir lahzada harakatlanishini tushunamiz.

Bu so'zning o'zi 1931 yilda paranormalni tadqiq qilishni yaxshi ko'radigan amerikalik publitsist Charlz Fort tomonidan ixtiro qilingan. Yunoncha tῆle ("uzoq") va lotincha video ("ko'rish") so'zlaridan olingan "televidenie" bilan o'xshashlik bilan u o'zining "Osmon vulqonlari" kitobida kosmosdagi ob'ektlarning tushunarsiz harakatlarini tasvirlash uchun atama ixtiro qildi. Lotincha porto "tashmoq" degan ma'noni anglatadi) …

"Ushbu kitobda men birinchi navbatda teleportatsiya deb ataydigan qandaydir o'tkazuvchi kuch borligi haqidagi dalillarni ko'rib chiqaman. Meni yolg'on, mish-mish, ertak, yolg'on va xurofotlarni birlashtirganlikda ayblashadi. Qaysidir ma'noda shunday deb o'ylayman. O'zim. Va qaysidir ma'noda, yo'q. Men shunchaki ma'lumotlarni taqdim qilyapman ", deb yozadi Fort.

Bunday harakatlar haqida haqiqatan ham ko'plab afsonalar mavjud - masalan, 1943 yilgi Filadelfiya tajribasi haqidagi keng tarqalgan afsona, uning davomida Amerika esminetsi Eldridge go'yo 320 km teleportatsiya qilingan.

Biroq, amalda, bunday voqealarning barchasi fitna nazariyotchilarining mish-mishlaridan boshqa narsa emas, unga ko'ra rasmiylar teleportatsiya bilan bog'liq barcha dalillarni harbiy sir sifatida keng jamoatchilikdan yashiradilar.

Aslida esa buning aksi: bu boradagi har qanday yutuqlar ilmiy jamoatchilikda keng muhokama qilinadi. Misol uchun, bir hafta oldin amerikalik olimlar kvant teleportatsiyasi bo'yicha yangi muvaffaqiyatli tajriba haqida gapirishdi.

Keling, shahar afsonalari va fantastik adabiyotdan qat'iy fanga o'taylik.

A nuqtadan B nuqtagacha …

Haqiqiy, xayoliy emas, teleportatsiya tarixi 1993 yilda, amerikalik fizik Charlz Bennett formulalar yordamida bir lahzali kvant siljishining nazariy imkoniyatini matematik tarzda isbotlagan paytda boshlangan.

Albatta, bular faqat nazariy hisob-kitoblar edi: amaliy qo‘llanilishi bo‘lmagan mavhum tenglamalar. Biroq, xuddi shu tarzda - matematik jihatdan - masalan, qora tuynuklar, tortishish to'lqinlari va boshqa hodisalar allaqachon kashf etilgan bo'lib, ularning mavjudligi keyinchalik eksperimental ravishda tasdiqlangan.

Shunday qilib, Bennettning hisob-kitoblari haqiqiy sensatsiyaga aylandi. Olimlar ushbu yo'nalishda faol tadqiqot olib borishni boshladilar - va kvant teleportatsiyasining birinchi muvaffaqiyatli tajribasi bir necha yil ichida amalga oshirildi.

Shuni ta'kidlash kerakki, biz kvant teleportatsiyasi haqida gapiramiz va bu biz ilmiy fantastika filmlarida ko'rishga odatlangan narsa emas. Bir joydan ikkinchi joyga moddiy ob'ektning o'zi (masalan, foton yoki atom - axir, hamma narsa atomlardan iborat) emas, balki uning kvant holati haqida ma'lumot uzatiladi. Biroq, nazariy jihatdan, bu asl ob'ektni yangi joyda, uning aniq nusxasini olgan holda "tiklash" uchun etarli. Bundan tashqari, bunday tajribalar allaqachon laboratoriyalarda muvaffaqiyatli amalga oshirilmoqda - lekin bu haqda quyida batafsilroq.

Biz o'rganib qolgan dunyoda ushbu texnologiyani nusxa ko'chirish yoki faks bilan solishtirish eng oson: siz hujjatning o'zini emas, balki u haqidagi ma'lumotlarni elektron shaklda yuborasiz - ammo natijada qabul qiluvchining aniq nusxasi mavjud. Muhim farq shundaki, teleportatsiya holatida yuborilgan moddiy ob'ektning o'zi yo'q qilinadi, ya'ni u yo'qoladi - va faqat nusxasi qoladi.

Keling, bu qanday sodir bo'lishini tushunishga harakat qilaylik.

Xudo zar o'ynaydimi?

Shredingerning mushuki haqida eshitganmisiz - qutida na tirik, na o'lik? Ushbu asl metafora avstriyalik fizik Ervin Shredinger tomonidan elementar zarrachalarning sirli xususiyati - superpozitsiyani tasvirlash uchun ixtiro qilingan. Gap shundaki, kvant zarralari bir vaqtning o'zida bir nechta holatda bo'lishi mumkin, bu dunyoda biz bir-birimizni butunlay chiqarib tashlashga odatlanganmiz. Masalan, elektron biz o‘ylagandek atom yadrosi atrofida aylanmaydi, balki bir vaqtning o‘zida orbitaning barcha nuqtalarida (turli ehtimolliklarda) joylashgan.

Biz mushukning qutisini ochmagunimizcha, ya'ni zarrachaning xususiyatlarini o'lchamaganmiz (bizning misolimizda biz elektronning aniq joylashishini aniqlamadik), u erda o'tirgan mushuk shunchaki tirik yoki o'lik emas - bu ikkalasi ham. bir vaqtning o'zida tirik va o'lik. Ammo quti ochiq bo'lsa, ya'ni o'lchov amalga oshiriladi, zarracha mumkin bo'lgan holatlardan birida - va u endi o'zgarmaydi. Bizning mushukimiz tirik yoki o'lik.

Agar shu nuqtada siz hech narsani tushunishni to'xtatgan bo'lsangiz - tashvishlanmang, buni hech kim tushunmaydi. Kvant mexanikasining tabiati ko'p o'n yillar davomida dunyodagi eng zo'r fiziklar tomonidan tushuntirilmagan.

Teleportatsiya uchun kvant chalkashlik fenomeni qo'llaniladi. Bu ikkita elementar zarrachaning kelib chiqishi bir xil bo'lganida va o'zaro bog'liq holatda bo'ladi - boshqacha aytganda, ular o'rtasida qandaydir tushunarsiz bog'liqlik mavjud. Shu sababli, chigallashgan zarralar bir-biridan juda katta masofada bo'lsa ham, bir-biri bilan "muloqot qilishi" mumkin. Va bir zarraning holatini bilganingizdan so'ng, boshqasining holatini mutlaq aniqlik bilan bashorat qilishingiz mumkin.

Tasavvur qiling-a, sizda har doim yettita zar bo'lgan ikkita zar bor. Siz ularni stakanga silkitib, bir suyakni orqangizga, ikkinchisini oldingizga tashladingiz va kaftingiz bilan qopladingiz. Qo'lingizni ko'tarib, siz, aytaylik, oltitani tashlaganingizni ko'rdingiz - va endi ishonch bilan aytishingiz mumkinki, orqangizdagi ikkinchi suyak bitta yuqoriga tushib ketgan. Axir, ikkita raqamning yig'indisi etti ga teng bo'lishi kerak.

Ajoyib tuyuladi, to'g'rimi? Biz o'rganib qolgan zarlar bilan bunday raqam ishlamaydi, lekin chigallashgan zarralar aynan shunday yo'l tutishadi - va faqat shu tarzda, garchi bu hodisaning tabiati ham tushuntirishga to'sqinlik qiladi.

“Bu kvant mexanikasining eng aql bovar qilmaydigan hodisasidir, buni hatto tushunish ham mumkin emas”, deydi MIT professori Valter Levin, dunyodagi eng hurmatli fiziklardan biri. belts!"

Biroq, bu sirli hodisani amalda qo'llash mumkin emas degani emas - axir, bu formulalar va tajribalar bilan qayta-qayta tasdiqlangan.

Amaliy teleportatsiya

Teleportatsiya bo'yicha amaliy tajribalar taxminan 10 yil avval Kanar orollarida avstriyalik fizik, Vena universiteti professori Anton Zeilinger rahbarligida boshlangan.

Palma orolidagi laboratoriyada olimlar chigallashgan fotonlar juftligini (A va B) yaratadilar, so‘ngra ulardan biri lazer nuri yordamida qo‘shni Tenerife orolida, 144 km uzoqlikda joylashgan boshqa laboratoriyaga yuboriladi. Bundan tashqari, ikkala zarracha ham superpozitsiya holatida - ya'ni biz hali "mushuk qutisini ochganimiz yo'q".

Keyin uchinchi foton (C) korpusga ulanadi - teleportatsiya qilinishi kerak bo'lgan - va ular uni chigallashgan zarrachalardan biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Keyin fiziklar ushbu o'zaro ta'sirning parametrlarini (A + C) o'lchaydilar va natijada olingan qiymatni ikkinchi o'ralgan foton (B) joylashgan Tenerifedagi laboratoriyaga uzatadilar.

A va B o'rtasidagi tushunarsiz bog'liqlik B ni C (A + C-B) zarrasining aniq nusxasiga aylantirish imkonini beradi - go'yo u okeanni kesib o'tmasdan bir zumda bir oroldan ikkinchisiga o'tgandek. Ya'ni, u teleportatsiya qildi.

"Biz asl nusxadagi ma'lumotlarni ajratib olamiz va boshqa joyda yangi asl nusxa yaratamiz", deb tushuntiradi Zaylinger, u allaqachon minglab va minglab elementar zarralarni shu tarzda teleportatsiya qilgan.

Bu shuni anglatadiki, kelajakda olimlar har qanday ob'ektlarni va hatto odamlarni shu tarzda teleportatsiya qilishlari mumkin - axir, biz ham shunday zarralardan iboratmiz?

Nazariy jihatdan, bu juda mumkin. Siz shunchaki etarli miqdordagi chigal juftlarni yaratishingiz va ularni turli joylarga olib borishingiz kerak, ularni "teleportatsiya kabinalariga" joylashtirishingiz kerak - aytaylik, London va Moskvada. Siz skaner kabi ishlaydigan uchinchi stendga kirasiz: kompyuter sizning zarralaringizning kvant holatini tahlil qiladi, ularni chigallashganlar bilan taqqoslaydi va bu ma'lumotni boshqa shaharga yuboradi. Va u erda teskari jarayon sodir bo'ladi - va sizning aniq nusxangiz chigallashgan zarrachalardan qayta yaratiladi.

Asosiy masalalar hal qilindi

Amalda, ishlar biroz murakkabroq. Gap shundaki, bizning tanamizda taxminan 7 oktillion atom mavjud (ettidan keyin 27 nol, ya'ni etti milliard milliard milliard) - bu koinotning kuzatilishi mumkin bo'lgan qismidagi yulduzlardan ko'proq.

Va nihoyat, nafaqat har bir alohida zarrachani, balki ular orasidagi barcha aloqalarni ham tahlil qilish va tavsiflash kerak - axir, yangi joyda ular ideal tarzda to'g'ri tartibda to'planishi kerak.

Bunday miqdordagi ma'lumotni to'plash va uzatish deyarli mumkin emas - hech bo'lmaganda texnologiya rivojlanishining hozirgi darajasida. Bunday hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlashga qodir kompyuterlar qachon paydo bo'lishi noma'lum. Endi, har holda, laboratoriyalar orasidagi masofani ko'paytirish bo'yicha ishlar olib borilmoqda, lekin teleport zarrachalar sonini emas.

Shuning uchun ko'plab olimlar insonning teleportatsiyasi haqidagi orzuni amalga oshirish qiyin deb hisoblashadi. Garchi, masalan, Nyu-York Siti kolleji professori va taniqli fan ommabop Michio Kaku teleportatsiya 21-asr oxiriga kelib, hatto 50 yildan keyin ham haqiqatga aylanishiga ishonchi komil. Muayyan sanalarni aytmasdan, ba'zi boshqa mutaxassislar odatda u bilan rozi bo'lishadi.

Kopengagen universiteti qoshidagi Niels Bor instituti professori Yevgeniy Polzik: "Bu texnologiyani takomillashtirish, sifatni oshirish masalasidir. Lekin men fundamental masalalar hal qilindi, deb aytardim - va bundan keyin ham mukammallikka cheklov yo'q".

Biroq, yo'lda ko'plab boshqa savollar tug'iladi. Masalan, bunday teleportatsiya natijasida olingan "menning nusxasi" haqiqiy men bo'ladimi? U xuddi shunday fikr yuritadimi, bir xil xotiralarga ega bo'ladimi? Axir, yuqorida aytib o'tilganidek, kvant tahlili natijasida yuborilgan narsaning asl nusxasi yo'q qilinadi.

2004 yildan 2016 yilgacha MIT nazariy fizika markazini boshqargan va hozirda Google’da ishlaydigan Edvard Farhi: “Kvant teleportatsiyasi uchun teleportatsiya qilinadigan ob’ektni yo‘q qilish mutlaqo zarur va muqarrar”, deb tasdiqlaydi. Neytronlar, protonlar va elektronlar to'plamiga aylansangiz.

Boshqa tomondan, sof materialistik nuqtai nazardan, biz yaratilgan zarralar bilan emas, balki ularning holati bilan belgilanadi - va bu ma'lumotlar, olimlarning ta'kidlashicha, juda aniq uzatiladi.

Men bu shunday ekanligiga ishonishni istardim. Va insoniyatning teleportatsiya haqidagi orzusi mashhur qo'rqinchli filmda haqiqatga aylanmasligi, unda bosh qahramon o'zining teleportatsiya kabinasiga qanday qilib pashsha tasodifan uchib ketganini payqamagan …