Новая теория квантового телепорта. Когда можно будет телепортировать человека?


Для героев фантастических фильмов телепортация — дело обычное. Одно нажатие кнопки — и они растворяются в воздухе, чтобы через пару секунд очутиться за сотни и тысячи километров: в другой стране или даже на другой планете.

Возможно ли такое перемещение на самом деле, или телепортация навсегда останется мечтой писателей и сценаристов?  Короткий ответ на этот вопрос –телепортация возможна, и сейчас очень активно ведутся  эксперименты. Более того, ученые регулярно публикуют в научных журналах статьи об успешных опытах квантовой телепортации — на всё большие и большие расстояния.

Немного истории

Под телепортацией мы понимаем мгновенное перемещение объектов на любое расстояние, в идеале — быстрее скорости света. Само слово придумал в 1931 году американский публицист Чарльз Форт, увлекавшийся исследованием паранормальных явлений.

История реальной, а не вымышленной телепортации началась в 1993 году, когда американский физик Чарльз Беннетт математически — при помощи формул — доказал теоретическую возможность мгновенных квантовых перемещений. Конечно, это были сугубо теоретические выкладки: абстрактные уравнения, не имеющие никакого практического применения. Однако точно так же — математическим путем — уже были открыты, например, черные дыры, гравитационные волны и другие явления, подтвердить существование которых экспериментально удалось гораздо позже.

Так что расчеты Беннетта стали настоящей сенсацией. Ученые начали активно вести исследования в этом направлении — и первый успешный опыт квантовой телепортации удалось провести уже в 2002 году.

Чарльз Беннетт


Тут нужно подчеркнуть, что речь идет именно о квантовой телепортации, а это не совсем то же самое, что мы привыкли видеть в фантастических фильмах. Из одного места в другое передается не сам материальный объект (например, фотон или атом — ведь все состоит из атомов), а информация о его квантовом состоянии. Однако в теории этого достаточно, чтобы «восстановить» исходный объект в новом месте, получив его точную копию. Более того, такие опыты уже тоже успешно проводятся в лабораториях.

Эту технологию проще всего сравнить с ксероксом или факсом: вы посылаете не сам документ, а информацию о нём в электронном виде — но в результате у получателя оказывается его точная копия. С той существенной разницей, что в случае с телепортацией сам отсылаемый материальный объект разрушается, то есть исчезает — и остается лишь копия.

Оказалось, телепортация допускается без всяких условностей: раз — и там! В этом уверен физик Хатим Салих (Hatim Salih).

Новая теория телепортации

Хатим Салих из Бристольского университета в Великобритании занимается теорией прямой телепортации квантовой информации без переноса частиц или энергии. У этого учёного был ряд публикаций в мировых научных журналах и новая работа также отмечена публикацией в журнале Quantum Science and Technology. Ранее он предложил несколько протоколов и экспериментов для доказательства существования «контрфактической коммуникации» — связи, которая не может быть объяснена существующими практикой и теориями обычной и квантовой физики.

В своей новой работе физик доказывает, что пара спутанных частиц способна мгновенно передавать квантовую информацию в виде обычных каналов связи — это явление он предлагает называть контрпортацией (counterportation).

«Хотя контрпортация достигает конечной цели телепортации, а именно развоплощённой транспортировки информации, она удивительным образом делает это без каких-либо обнаруживаемых носителей информации, путешествующих через границу, — говорит физик. — Если контрпортация будет реализована, необходимо будет построить совершенно новый тип квантового компьютера: безобменный, в котором общающиеся стороны не обмениваются частицами».

Согласно выкладкам Салиха, пара связанных частиц взаимодействует посредством частного случая моста Эйнштейна–Розена. Это вариант червоточины или прокола в пространстве-времени. Система взаимодействия описывается известными уравнениями и имеет право на существование. Традиционно червоточины описывали с позиций чёрных дыр, поскольку это явления одного порядка. Но кто говорит, что это исключительно астрофизические объекты? Червоточина в пределах одного квантового компьютера может обеспечить безэнергетическую связь для передачи данных между кубитами, квантовыми процессорами и кластерами, а в масштабах страны — и квантового интернета.

Математическое представление в виде графика непроходимой кротовой норы



По словам Салиха, такая локальная червоточина может действовать как среда, через которую происходит контрпортация.

«Цель ближайшего будущего — физически построить такую червоточину в лаборатории, которая затем может быть использована в качестве испытательного стенда для конкурирующих физических теорий, даже теорий квантовой гравитации», — уверен учёный.

На данный момент все это пока теоретические выкладки, с которыми согласны не все ученые, — но это добавляет еще один уровень интриги в научную дискуссию о квантовой контрфактической коммуникации и ее потенциальной роли в исследованиях.

«Это важная веха, к которой мы стремились несколько лет», — говорит Салих.

Возможно ли телепорировать человека?

Дело в том, что в нашем теле примерно 7 октиллионов атомов (после семерки идет 27 нулей, то есть это семь миллиардов миллиардов миллиардов) — это больше, чем звезд в обозримой части Вселенной.

А ведь проанализировать и описать нужно не только каждую отдельную частицу, но и все связи между ними — ведь в новом месте их необходимо собрать в идеально правильном порядке.

Собрать и передать такое количество информации практически невозможно — во всяком случае, на современном уровне развития технологий. И когда появятся компьютеры, способные обрабатывать такие объемы данных, неизвестно. Сейчас, во всяком случае, работа ведется над увеличением расстояния между лабораториями, а не количества телепортируемых частиц.

Именно поэтому многие ученые считают, что мечта о телепортации человека вряд ли осуществима. Хотя, например, профессор Нью-Йоркского Сити-колледжа и известный популяризатор науки Митио Каку убежден, что телепортация станет реальностью уже до конца XXI века — а может, и через 50 лет. Не называя конкретных сроков, с ним в целом согласны и некоторые другие эксперты.

Митио Каку

«Это вопрос улучшения технологии, улучшения качества. Но я бы сказал, что фундаментальные вопросы решены — и дальше нет предела совершенству», — уверен профессор Института Нильса Бора в Копенгагенском университете Юджин Ползик.

Однако тут попутно возникает масса других вопросов. Например, будет ли полученная в результате такой телепортации «копия меня» — настоящим мной? Будет ли она так же думать, обладать теми же воспоминаниями? Ведь, как уже упоминалось раньше, оригинал отсылаемого предмета в результате квантового анализа разрушается.

«Для квантовой телепортации разрушение телепортируемого предмета в процессе — абсолютно необходимо и неизбежно. Я думаю, вы просто превратились бы в кучу нейтронов, протонов и электронов. Выглядели бы вы не лучшим образом»,— говорит Эдвард Фархи, который с 2004 по 2016 гг. возглавлял Центр теоретической физики MIT.

С другой стороны, с сугубо материалистичной точки зрения, нас определяют не сами частицы, из которых мы состоим, а их состояние — а эта информация, утверждают ученые, передается исключительно точно.

Так что, кто знает, возможно, уже в конце века для многих людей телепорация станет обыденной вещью, такими как сегодня стали смартфон или интернет.

визуализация кротовой норы



По материалам bbc, sciencealert

_____________________________________________________

✒️Подписывайтесь на наш Telegram канал «Гранит науки»
✒️Читайте нас на Яндекс Дзен

📩У нас есть страница на Facebook и Вконтакте
📩Журнал «Гранит Науки» в Тeletype
📩Прислать статью [email protected]
📩Написать редактору [email protected]


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше