Одна з улюблених тем фантастів - телепортація та подорожі в інші світи - може стати реальністю. Про квантову телепортацію було відомо давно, однак тільки зараз людство серйозно стало вивчати переміщення в просторі. Звичайно, це ще не зовсім те, що ви бачили в серіалі «Зоряна брама» та фільмі «Контакт», але точно ставить виклик здоровому глузду.
Квантова телепортація – це передавання квантового стану в просторі шляхом створення квантової заплутаної пари.
А тепер спробуємо пояснити цей процес звичайною мовою, з мінімумом наукових термінів. Квантова телепортація поки що нічого спільного з реальним переміщенням об’єктів не має. Учені навчилися телепортувати певний стан, тобто якщо тут стоїть предмет з певними властивостями, то такий самий предмет в іншому місці за допомогою телепортації може отримати ті ж властивості. Вивчати такі властивості найелементарніших частинок почали 1935 р. Альберт Ейнштейн з колегами Борисом Подольським і Натаном Розеном, запропонувавши експеримент з телепортації якщо не речовини, то інформації. Цей спосіб надсвітлового зв’язку отримав назву «Парадокс ЕПР».
Учені дійшли висновку, що фотони можуть бути розвернені в будь-який бік, та якщо відомо, що перший розвернено в один бік, то другий – точно в інший. Це було підтверджено 1964 р. британським фізиком-теоретиком Джоном Беллом і названо на честь нього «нерівністю Белла». Навіть після того, як фотони розмістили на значній відстані один від одного, якщо змінювали стан першого – змінювався стан другого (це доводить, що якимось загадковим, поки невивченим способом фотони «відчувають» один одного).
Учені не зупинилися на досягнутому – фізики з Делфтського технологічного університету взяли пару незаплутаних фотонів і рознесли їх у різні простори. Потім кожен з електронів заплутали з парою фотонів, які після цього перемістили в третій простір. Під час експериментів можна було спостерігати, що зміна стану одного з електронів позначалася на іншому. У результаті вдалося виміряти квантові стани рознесених на відстань близько 1,3 кілометра частинок і показати справедливість нерівності Белла. Стало зрозуміло, що відстань не має значення для передавання властивостей (інформації) між об’єктами. Авторам цього дослідження передрікають Нобелівську премію з фізики.
Прорив у квантовій механіці – здійснено телепортацію на 102 км
У вересні 2015 р. американські та японські вчені спільно побили всі попередні рекорди з передавання стану фотона та здійснили «переміщення» оптичним волокном на відстань понад 100 кілометрів.
Саму конструкцію було охолоджено до -272 градусів за Цельсієм, усього на один градус вище абсолютного нуля, що забезпечувало виникнення надпровідності та високої чутливості. В експерименті не відбувається безпосереднього перенесення фотонів, але їхній стан передається миттєво. У своєму експерименті вчені рознесли два заплутаних фотони на відстань у 102 кілометри оптичним волокном. Далі фізики змінили квантовий стан першого фотона, подіявши на нього третім. У результаті стан другої частинки змінився. Отже, учені спостерігали вияв квантової нелокальності: хоча фотони були рознесені на велику відстань, зміна стану одного з них позначилася на іншому.
Ці вчені пророкують швидкий прорив у квантовій механіці та створення квантового «миттєвого» інтернету. Квантова телепортація провокує появу зовсім нового способу комунікації не тільки між людьми, а й з космосом, а також іншими Всесвітами.
Квантова телепортація у вивченні космосу
Зовсім скоро, у липні 2016 р., Китай планує запустити на орбіту Землі перший у світі супутник-лабораторію квантової телепортації. Проект академії наук Китаю передбачає запуск супутника та будівництво чотирьох наземних станцій квантового зв’язку, а також будівництво експериментальної космічної станції для дослідження квантової телепортації.
Цю подію можна назвати революційною. Учені планують провести в космосі експеримент з квантової телепортації фотонів на відстань понад 1,2 тис. км, з’єднавши невидимим зв’язком Пекін і Відень. У майбутньому планують на базі телепортації створити спеціальну систему зв’язку, завдяки якій можна буде обмінюватись інформацією в режимі реального часу, без будь-яких затримок. Якщо такі технології будуть опановані, це дасть людству потужний імпульс для підкорення простору Всесвіту. Причому вчені наголошують на тому, що квантове передавання даних характеризується надвисокою безпекою, оскільки фотони, що в ньому використовуються, не можуть бути ані розділені, ані продубльовані. Тому передану в такий спосіб інформацію неможливо прослухати, перехопити або зламати.
Чи можлива телепортація людини?
2015 р. професор Нью-Йоркського університету й один із творців теорії струн Мітіо Каку зробив революційну заяву, стверджуючи, що телепортація людини в межах Землі або в космічному просторі з’явиться за декілька десятиліть або в наступному столітті.
«Раніше фізики сміялися над самою ідеєю телепортації, однак тепер ми зрозуміли помилковість нашого сміху. Квантова телепортація вже існує. У нашому університеті ми навіть зняли цілий фільм про телепортацію атома з однієї кімнати в іншу. Відповідно, на атомарному рівні ми вже вміємо це робити методом квантової заплутаності», – повідомив учений.
Наразі переміщують фотони й цілі атоми. А після того, як здійсниться телепортація молекули, можна буде задуматися й про телепортацію людини. Однак у цьому випадку, як каже Мітіо Каку, це має бути не квантова телепортація (коли «переміщується» тільки інформація), а класична телепортація, що не має на увазі заплутування. Цей метод був запропонований 2007 р. і полягає в такому: світловий промінь з приблизно 5000 частинок, що зникає в одному місці та з’являється в іншому. Отже, що потрібно робити для телепортації людини, на думку вченого, – детальніше вивчати не квантову телепортацію, а класичну.
Зараз більшість фізиків не зовсім згодні з теорією Мітіо Каку, вказуючи на великі відмінності між атомом та живим організмом і запевняючи, що телепортація людини призведе до загибелі. Це пояснюється тим, що поки телепортація передбачає розбирання об’єкта на елементи та наступне збирання, що й ставить під загрозу виживання організму. У людському тілі трильйони атомів. Для телепортації їх необхідно спочатку розділити, перед тим як «заплутати», оцифрувати й телепортувати. Після чого треба провести зворотний процес. Однак поки що немає можливості дізнатися, що буде, якщо частина атомів загубиться або швидкість їхньої телепортації відрізнятиметься. У кращому разі, як уважають учені, на виході буде клонований індивід.
Хоча телепортувати людину сучасній науці не під силу, однак створити кардинально новий спосіб комунікації цілком реально. Можливо, зовсім скоро вчені зможуть обмінюватись інформацією, не тільки перебуваючи в різних містах, а й отримувати та передавати інформацію до інших Всесвітів.
