Одна из излюбленных тем фантастов — телепортация и путешествия в другие миры — может стать реальностью. О квантовой телепортации было известно давно, но только сейчас человечество всерьез занялось изучением перемещения в пространстве. Конечно, пока это не совсем то, что вы видели в сериале «Звездные врата» и фильме «Контакт», но точно ставит вызов здравому смыслу.
Квантовая телепортация – это передача квантового состояния в пространстве при помощи создания квантовой запутанной пары.
А теперь попробуем объяснить этот процесс на обычном языке и с минимумом научных терминов. Квантовая телепортация пока ничего общего с реальным перемещением объектов не имеет. Ученые научились телепортировать определенное состояние, то есть если здесь стоит предмет с определенными свойствами, то такой же предмет в другом месте с помощью телепортации может получить те же свойства. Изучать такие свойства самых элементарных частиц начали в 1935 г. Альберт Эйнштейн с коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном, предложив эксперимент по телепортации если не вещества, то информации. Этот способ сверхсветовой связи получил название «Парадокс ЭПР».
Ученые дошли к выводу, что фотоны могут быть развернуты в любую сторону, но если известно, что первый развернут в одну сторону, то второй — точно в другую. Это было подтверждено в 1964 г. британским физиком-теоретиком Джоном Беллом и названо в честь него «неравенством Белла». Даже после того, как фотоны разместили на значительном удалении друг от друга, изменяя состояние первого — изменялось состояние второго (это доказывает, что каким-то загадочным пока неизученным способом фотоны «чувствуют» друг друга).
Ученые не остановились на достигнутом — физики из Делфтского технологического университета взяли пару незапутанных фотонов и разнесли их в разные пространства. Затем каждый из электронов запутали с парой фотонов, которые после переместили в третье пространство. В ходе экспериментов можно было наблюдать, что изменение состояния одного из электронов сказывалось на другом. В итоге удалось измерить квантовые состояния разнесенных на расстояние около 1,3 километра частиц и показать справедливость неравенства Белла. Стало понятно, что расстояние не имеет значения для передачи свойств (информации) между объектами. Авторам данного исследования предрекают Нобелевскую премию по физике.
Прорыв в квантовой механике – осуществлена телепортация на 102 км
В сентябре 2015 г. американские и японские ученые совместно побили все предыдущее рекорды по передаче состояния фотона и произвели «перемещение» по оптическому волокну на расстояние более 100 километров.
Сама конструкция была охлаждена до -272 градусов по Цельсию, всего на один градус выше абсолютного нуля, что обеспечивало возникновение сверхпроводимости и высокой чувствительности. В эксперименте не происходит непосредственного переноса фотонов, но их состояние передается мгновенно. В своем эксперименте ученые разнесли два запутанных фотона на расстояние в 102 километра по оптическому волокну. Далее физики изменили квантовое состояние первого фотона, подействовав на него третьим. В результате состояние второй частицы изменилось. Таким образом, ученые наблюдали проявление квантовой нелокальности: хотя фотоны были разнесены на большое расстояние, изменение состояния одного из них сказалось на другом.
Эти ученые предрекают скорый прорыв в квантовой механике и создание квантового «мгновенного» Интернета. Квантовая телепортация провоцирует появление совсем нового способа коммуникации не только между людьми, но и с космосом, а также другими Вселенными.
Квантовая телепортация в изучении космоса
Совсем скоро, в июле 2016 г. Китай планирует запустить на орбиту Земли первый в мире спутник-лабораторию квантовой телепортации. Проект академии наук Китая включает запуск спутника и строительство четырех наземных станций квантовой связи, а также строительство экспериментальной космической станции для исследования квантовой телепортации.
Данное событие можно назвать революционным. Ученые планируют провести в космосе эксперимент по квантовой телепортации фотонов на расстояние более 1,2 тыс. км, соединив невидимой связью Пекин и Вену. В будущем планируют на базе телепортации создать специальную систему связи, которая позволит обмениваться информацией в режиме реального времени, без каких-либо задержек. Если такие технологии будут освоены, это даст человечеству мощный импульс для освоения пространства Вселенной. Причем ученые делают упор на том, что квантовая передача данных характеризуется сверхвысокой безопасностью, поскольку использующиеся в ней фотоны не могут быть ни разделены, ни продублированы. Поэтому передаваемую таким образом информацию невозможно прослушать, перехватить или взломать.
Возможна ли телепортация человека?
В 2015 г. профессор Нью-Йоркского университета и один из создателей теории струн Митио Каку сделал революционное заявление, утверждая, что телепортация человека в пределах Земли или в космическом пространстве появится через несколько десятилетий либо в следующем столетии.
«Раньше физики смеялись над самой идеей телепортации, но теперь мы поняли ошибочность нашего смеха. Квантовая телепортация уже существует. В нашем университете мы даже сняли целый фильм о телепортации атома из одной комнаты в другую. Соответственно, на атомарном уровне мы уже умеем это делать с помощью метода квантовой запутанности», — сообщил ученый.
Сейчас телепортируют фотоны и целые атомы. А после того, как осуществится телепортация молекулы — можно будет задуматься и о телепортации человека. Но в данном случае, как говорит Митио Каку, это должна быть не квантовая телепортация (когда «перемещается» только информация), а классическая телепортация, которая не подразумевает запутывания. Этот метод был предложен в 2007 г. и состоит в следующем — световой луч из примерно 5000 частиц, который исчезает в одном месте и появляется в другом. Поэтому, чем нужно заняться для телепортации человека, по мнению ученого — так это тем, чтоб более детально заняться изучением не квантовой телепортации, а классической.
Сейчас большинство физиков не совсем согласны с теорией Митио Каку, указывая на большие отличия между атомом и живим организмом и уверяя, что телепортация человека приведет к гибели. Это объясняется тем, что пока телепортация подразумевает разбор объекта на элементы и последующий сбор, что и ставит под угрозу выживание организма. В человеческом теле триллионы атомов. Для телепортации их необходимо сначала разделить, перед тем как «запутать», оцифровать и телепортировать. После чего необходимо провести обратный процесс. Однако пока нет возможности узнать, что будет, если часть атомов потеряется или скорость их телепортации будет различаться. В лучшем случае, как считают ученые, на выходе получится клонированный индивид.
Хотя телепортировать человека современной науке не под силу, но создать кардинально новый способ коммуникации вполне реально. Возможно, совсем скоро ученые смогут обмениваться информацией, не только находясь в разных городах, но и получать и отправлять информацию в другие Вселенные.
