Teleportáció – Valóság: A sci-fi túloldalán

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A tudományos-fantasztikus filmek hőseinél a teleportálás megszokott dolog. Egy gombnyomás – és feloldódnak a levegőben, így pár másodperc alatt több száz és ezer kilométerre találják magukat: egy másik országban vagy akár egy másik bolygón.

Valóban lehetséges egy ilyen mozgalom, vagy a teleportálás örökre az írók és forgatókönyvírók álma marad? Folynak-e kutatások ezen a területen – és egy kicsit közelebb kerültünk a fantasztikus akciófilmek hősei számára oly jól ismert technológia megvalósításához?

A kérdésre a rövid válasz: igen, folynak a kísérletek, és nagyon aktívan. Ráadásul a tudósok rendszeresen publikálnak cikkeket tudományos folyóiratokban a kvantumteleportáció sikeres kísérleteiről – egyre nagyobb és nagyobb távolságokra.

És bár sok híres fizikus kételkedik abban, hogy valaha is képesek leszünk embereket teleportálni, egyes szakértők sokkal optimistábbak, és biztosítják, hogy a teleportálás néhány évtizeden belül valósággá válik.

"Hazugságok, pletykák és történetek"

Először is tisztázzuk, miről is beszélünk pontosan. A teleportáció alatt a tárgyak pillanatnyi mozgását értjük bármilyen távolságban, ideális esetben a fénysebességnél gyorsabban.

Magát a szót Charles Fort amerikai publicista találta ki 1931-ben, aki előszeretettel kutatta a paranormális jelenségeket. A görög τῆλε ("távol") és a latin videó ("látni") szóból eredő "televízióval" analógiájára "A mennyország vulkánjai" című könyvében feltalált egy kifejezést a tárgyak megmagyarázhatatlan mozgásának leírására a térben. A latin porto jelentése "hordozni") …

"Ebben a könyvben elsősorban a bizonyítékokat nézem meg, hogy létezik valamiféle transzfer erő, amit én teleportációnak nevezek. Azzal fognak vádolni, hogy nyílt hazugságokat, pletykákat, meséket, álhíreket és babonákat rakok össze. Bizonyos értelemben úgy gondolom, hogy igen. magam. És bizonyos értelemben nem. Csak adatokat szolgáltatok "- írja Fort.

Valóban sok mítosz kering az ilyen mozgásokról - például az 1943-as philadelphiai kísérletről szóló széles körben elterjedt legenda, amelynek során az Eldridge amerikai rombolót állítólag 320 km-re teleportálták.

A gyakorlatban azonban minden ilyen történet nem más, mint az összeesküvés-elmélet híveinek spekulációja, miszerint a hatóságok katonai titokként eltitkolják a nagyközönség elől a teleportálási ügyekre vonatkozó bizonyítékokat.

Valójában ennek az ellenkezője igaz: az ezen a területen elért eredményeket széles körben megvitatják a tudományos közösség. Például alig egy hete amerikai tudósok egy új, sikeres kvantumteleportációs kísérletről beszéltek.

Térjünk át a városi legendáktól és a fantasztikus irodalomtól a szigorú tudomány felé.

"A pontból B pontba…"

A valódi, nem kitalált teleportáció története 1993-ban kezdődött, amikor Charles Bennett amerikai fizikus matematikailag - képletek segítségével - bebizonyította a pillanatnyi kvantumeltolódások elméleti lehetőségét.

Természetesen ezek pusztán elméleti számítások voltak: elvont egyenletek, amelyeknek nincs gyakorlati alkalmazása. Csakhogy ugyanígy - matematikailag - már például fekete lyukakat, gravitációs hullámokat és egyéb jelenségeket fedeztek fel, amelyek létezését jóval később kísérletileg is megerősítették.

Így Bennett számításai igazi szenzációvá váltak. A tudósok aktívan kezdtek kutatásokat végezni ebben az irányban - és néhány éven belül elvégezték az első sikeres kvantumteleportációs kísérletet.

Itt hangsúlyozni kell, hogy kvantumteleportációról beszélünk, és ez nem egészen ugyanaz, mint amit a sci-fi filmekben látni szoktunk. Egyik helyről a másikra nem maga az anyagi tárgy (például egy foton vagy egy atom - elvégre minden atomokból áll) kerül átadásra, hanem a kvantumállapotára vonatkozó információ. Elméletileg azonban ez elegendő ahhoz, hogy az eredeti objektumot egy új helyen "helyreállítsák", miután megkapták annak pontos másolatát. Sőt, ilyen kísérleteket már sikeresen végeznek laboratóriumokban – de erről alább.

A nálunk megszokott világban ezt a technológiát a legegyszerűbb másológéppel vagy faxszal összehasonlítani: nem magát a dokumentumot, hanem az arról szóló információkat küldi el elektronikus formában - de ennek eredményeként a címzettnek van pontos másolata. Azzal a lényeges különbséggel, hogy a teleportálásnál maga az elküldött anyagi tárgy megsemmisül, vagyis eltűnik - és csak egy másolat marad meg.

Próbáljuk meg kitalálni, hogyan történik ez.

Isten kockáztat?

Hallott már Schrödinger macskájáról – arról, amelyik se élve, se nem holtan ül a dobozban? Ezt az eredeti metaforát Erwin Schrödinger osztrák fizikus találta ki, hogy leírja az elemi részecskék titokzatos tulajdonságát - a szuperpozíciót. A helyzet az, hogy a kvantumrészecskék egyszerre több állapotban is lehetnek, amiket a világban megszoktunk, hogy teljesen kizárják egymást. Például egy elektron nem az atom magja körül kering, ahogy azt korábban gondoltuk, hanem egyidejűleg helyezkedik el a pálya minden pontján (különböző valószínűségekkel).

Amíg ki nem bontottuk a macskadobozt, vagyis nem mértük meg a részecske jellemzőit (példánkban nem határoztuk meg az elektron pontos helyét), addig az ott ülő macska nem csak él vagy halott - mindkettő élő és halott egyszerre. De amikor a doboz nyitva van, vagyis a mérés megtörténik, a részecske a lehetséges állapotok egyikében van - és már nem változik. A macskánk vagy él, vagy halott.

Ha ezen a ponton teljesen nem értett semmit - ne aggódjon, ezt senki sem érti. A kvantummechanika természetét hosszú évtizedek óta nem magyarázták meg a világ legzseniálisabb fizikusai.

A kvantumösszefonódás jelenségét a teleportációhoz használják. Ilyenkor két elemi részecske azonos eredetű, és egymásra utalt állapotban van – vagyis valami megmagyarázhatatlan kapcsolat van közöttük. Emiatt az összegabalyodott részecskék "kommunikálni" tudnak egymással, akár egymástól óriási távolságra is. És ha egyszer ismeri az egyik részecske állapotát, teljes bizonyossággal megjósolhatja egy másik részecske állapotát.

Képzeld el, hogy van két kockád, amelyek mindig hét összeget adnak. Megráztad őket egy pohárban, és az egyik csontot a hátad mögé, a másikat magad elé dobtad, és a tenyereddel eltakartad. A kezét felemelve látta, hogy mondjuk hatost dobott – és most magabiztosan állíthatja, hogy a második csont a háta mögött eggyel feljebb esett ki. Végül is két szám összegének héttel kell egyenlőnek lennie.

Hihetetlenül hangzik, igaz? Az általunk megszokott kockával egy ilyen szám nem fog működni, de az összegabalyodott részecskék pontosan így – és csakis így – viselkednek, bár ennek a jelenségnek a természete is dacol a magyarázattal.

„Ez a kvantummechanika leghihetetlenebb jelensége, még csak felfogni sem lehet” – mondja Walter Levin, az MIT professzora, a világ egyik legelismertebb fizikusa. övek! Csak annyit mondhatunk, hogy láthatóan így működik a világunk."

Ez azonban egyáltalán nem jelenti azt, hogy ezt a rejtélyes jelenséget ne lehetne a gyakorlatban felhasználni – elvégre ezt többször is megerősítik mind a képletek, mind a kísérletek.

Gyakorlati teleportálás

A teleportáció gyakorlati kísérletei körülbelül 10 éve kezdődtek a Kanári-szigeteken Anton Zeilinger osztrák fizikus, a Bécsi Egyetem professzora irányításával.

Palma szigetén egy laboratóriumban a tudósok összegabalyodott fotonpárt (A és B) hoznak létre, majd az egyiket lézersugár segítségével egy másik laboratóriumba küldik, amely a szomszédos Tenerife szigetén található, 144 km-re. Ráadásul mindkét részecske szuperpozícióban van – vagyis még nem "nyitottuk ki a macska dobozát".

Ezután a harmadik foton (C) csatlakozik a házhoz - az, amelyet teleportálni kell -, és kölcsönhatásba léptetik az egyik összegabalyodott részecskével. Ezután a fizikusok megmérik ennek a kölcsönhatásnak a paramétereit (A + C), és a kapott értéket továbbítják egy tenerifei laboratóriumba, ahol a második összegabalyodott foton (B) található.

Az A és B közötti megmagyarázhatatlan kapcsolat lehetővé teszi, hogy B-t a C részecske (A + C-B) pontos másolatává alakítsák - mintha azonnal átkerülne egyik szigetről a másikra anélkül, hogy átkelne az óceánon. Vagyis teleportált.

„Kivonjuk az eredeti által hordozott információkat – és máshol létrehozunk egy új eredetit” – magyarázza Zeilinger, aki már több ezer és ezer elemi részecskét teleportált ily módon.

Ez azt jelenti, hogy a jövőben a tudósok bármilyen tárgyat, sőt embert is képesek lesznek ilyen módon teleportálni – elvégre mi is ilyen részecskékből állunk?

Elméletileg ez nagyon is lehetséges. Csak elegendő számú összegabalyodott párt kell létrehoznia, és különböző helyekre kell vinnie őket, "teleportációs fülkékbe" helyezve őket - mondjuk Londonban és Moszkvában. Belépsz a harmadik fülkébe, amely úgy működik, mint egy szkenner: a számítógép elemzi a részecskéid kvantumállapotát, összehasonlítja azokat az összegabalyodottakkal, és elküldi ezt az információt egy másik városnak. És ott az ellenkező folyamat játszódik le – és az összegabalyodott részecskékből újra létrejön a pontos másolat.

"Alapvető problémák megoldva"

A gyakorlatban a dolgok egy kicsit bonyolultabbak. A tény az, hogy testünkben körülbelül 7 oktilillió atom van (hét után 27 nulla, azaz hétmilliárd milliárd milliárd) - ez több, mint a csillagok az Univerzum megfigyelhető részében.

És végül is nemcsak az egyes részecskéket, hanem a köztük lévő összes kapcsolatot is elemezni és le kell írni - elvégre egy új helyen ideálisan helyes sorrendben kell összegyűjteni őket.

Szinte lehetetlen ekkora mennyiségű információt összegyűjteni és továbbítani – legalábbis a technológiai fejlettség jelenlegi szintjén. Nem ismert, hogy mikor jelennek meg az ilyen mennyiségű adat feldolgozására alkalmas számítógépek. Most mindenesetre azon dolgoznak, hogy a laboratóriumok közötti távolságot növeljék, és nem a teleportálható részecskék számát.

Éppen ezért sok tudós úgy véli, hogy az emberi teleportáció álma aligha valósítható meg. Bár például a New York City College professzora és a tudomány ismert népszerűsítője, Michio Kaku meg van győződve arról, hogy a teleportáció a 21. század végére – sőt talán 50 év múlva – valósággá válik. Konkrét dátumok megnevezése nélkül néhány szakértő általában egyetért vele.

"Ez a technológia fejlesztéséről és a minőség javításáról szól. De azt mondanám, hogy az alapvető kérdések megoldódtak - és a tökéletességnek nincs határa" - mondja Eugene Polzik, a Koppenhágai Egyetem Niels Bohr Intézetének professzora.

Útközben azonban sok más kérdés is felmerül. Például az ilyen teleportálás eredményeként kapott "másolatam" lesz az igazi én? Vajon ő is hasonlóan gondolkodik, ugyanazok az emlékei lesznek? Hiszen, mint korábban említettük, a kvantumelemzés eredményeként megsemmisül az elküldött tétel eredetije.

„A kvantumteleportációhoz a teleportálható objektum megsemmisítése a folyamat során feltétlenül szükséges és elkerülhetetlen” – erősíti meg Edward Farhi, aki 2004 és 2016 között az MIT Elméleti Fizikai Központját vezette, jelenleg pedig a Google-nál dolgozik. neutronokká, protonokká és elektronokká alakul. Nem néznél ki a legjobban."

Másrészt pusztán materialista szempontból nem az a részecskék határozzák meg, amelyekből készültünk, hanem az állapotuk - és ezt az információt a tudósok szerint rendkívül pontosan továbbítják.

Szeretném hinni, hogy ez így van. És hogy az emberiség teleportálásról szóló álma nem válik valósággá a híres horrorfilmben, ahol a főszereplő nem vette észre, hogy egy légy véletlenül berepült a teleportációs kabinjába …