Телепортация реальная и нереальная одновременно. Улыбка уже в пути

Телепортация украдена! Авторы фэнтези и фантастов (1) были украдены учеными его прелести — притяжения, которое излучает человека из одного места в любую точку Вселенной. Исследователи превратили его во что-то визуально непривлекательное, даже невидимое, и в то же время непонятное, и назвали это квантовой телепортацией.

Однако следует признать, что физики, кажется, испытывают некоторые угрызения совести и пытаются телепортироваться обратно в макромир. Например, в сентябре прошлого года из Китая пришла новость, что тамошние ученые впервые в истории человечества хотят телепортировать живой организм! Кстати, на живых объектах попытаются проверить квантовое явление суперпозиции, при котором объект может существовать сразу в двух местах. Это уже делалось с фотонами раньше, но еще никто не решился использовать для этой цели живое существо. Китайцы планируют использовать бактерии для эксперимента по квантовой суперпозиции. Они поставят микроб в состояние, когда он появится в двух разных местах одновременно. Они дали себе на это три года, так что скоро мы увидим, возможно ли это вообще.

Немецкие ученые также пытаются доказать, что телепортация возможна не только на квантовом уровне, но и в мире классической ньютоновской физики. Физики из Университета Фридриха Шиллера в Йене недавно телепортировал информацию на небольшое расстояние. Эксперимент проводился с помощью лазерных лучей, соединенных между собой особым образом. Информация, которую они пытались передать, была поляризацией лазерного луча. Проходя через специальное устройство, лучи менялись свойствами. Это навело авторов исследования на мысль, что телепортация — универсальное явление во Вселенной, а не привилегия квантового микромира.

Хотя ученые назвали свою статью «Звездный путь — это реальность», они сразу же указали, что этот метод не подходит для телепортации человека. Его можно использовать только для передачи информации.

Телепортация (от греч. τῆλε, tele — «далеко» и лат. portare — «переносить») — гипотетический макроскопический процесс перемещения предметов из одного места в другое без сохранения непрерывности предмета в пространстве. Слово «телепортация», вероятно, впервые было использовано американским писателем Чарльзом Фортом.

При нынешнем состоянии науки и техники речь идет только о квантовой телепортации, которая касается только состояний элементарных частиц — это означает отправку квантового состояния частицы А к удаленной частице В. Процесс включает в себя разрушение квантового состояния А. Квантовая телепортация не является немедленным процессом. Даже в самом простом случае это становится невозможным без классической передачи информации (например, по оптоволокну). Поэтому, вопреки распространенному мнению, этот процесс не может происходить быстрее скорости света.

Это безубыточная посылка?

Для того, чтобы телепортация (в макросмысле) была возможна, вы должны сначала уничтожить свойства объекта в пункте отправки, чтобы затем воссоздать их в пункте назначения. Так что каждый раз, когда человека телепортируют, он умирает, чтобы возродиться в новом месте.

Телепортация, представленная Дэвидом Дарлингом в книге «Телепортация», заключалась бы в «сканировании» человека или другого телепортируемого объекта на квантовом уровне, записи информации о текущем состоянии каждой частицы, атома и кванта в нем, а затем отправке эту информацию по назначению. После этой операции объект должен был бы быть «разобран» по атомам — элементы были бы отсортированы и сброшены в соответствующие контейнеры, где они ждали бы момент, когда они снова понадобятся. Однако в пункте назначения после получения переданной информации телепорт перестроит объект в соответствии с инструкциями в переданном сообщении. Интересно, что материя не передавалась бы, а только хранится в телепорте. Будет отправлена ​​только информация, необходимая для восстановления телепортированного объекта.

Вопрос в том, после такой операции мы все тот же человек, или мы кто-то другой? А как насчет нашего сознания? Как можно телепортировать память и чувства? Как изолировать органы и ткани, от которых зависят наши воспоминания? Что делать, если при телепортации возникает проблема и наш клон создается в пункте назначения, а нас здесь не «разбирают»? Кто в таком случае настоящий — кого ликвидировать, а кого оставить?

А как насчет человека, который «недепортирован» и подвешен где-то в киберпространстве? Можно ли его «восстановить» или он будет полностью отформатирован? И все виды преступной деятельности? Чувствовали бы вы себя в безопасности, если бы в вашем доме был телепорт, недостаточно защищенный от несанкционированного использования?

С другой стороны, Дарлинг обратил внимание на то, что все технологии можно использовать и в медицинских целях, точнее в сфере трансплантологии. Телепорт мог сканировать любую часть тела, например, печень, сердце или даже всю конечность и при необходимости воссоздавать ее на основе ранее сохраненной информации. Это решило бы проблему ожидания органа от донора, потому что в таком случае он мог бы быть доступен в принципе… немедленно.

От закрутки до 10 кг угля

Есть те, кто считает, что возможность телепортации человека уже доказана. Это случилось два года назад. Затем группа ученых из Технологического университета в Делфте в Нидерландах сделала то, во что нам трудно поверить: в своем новаторском эксперименте. телепортирует атомы на расстояние 3 м. Таким образом, он приблизил нас к моменту, когда перемещение людей в космосе в стиле «Звездного пути» могло стать реальностью. Профессор Хэнсон из Делфтского университета затем сказал одному из веб-сайтов: «То, что мы телепортируем, энергетическое состояние молекулы. Если предположить, что мы не что иное, как совокупность молекул, связанных друг с другом определенным образом, то в принципе должна быть возможность телепортировать нас из одного места в другое». Как он добавил, нет физического закона, который бы говорил, что такое событие невозможно.

2. Визуализация квантовой телепортации

Эксперимент, в котором команда передала частицы со 2% точностью, стал важным шагом в создании квантовой сети, подобной Интернету (XNUMX). Информация в сети тогда передавалась бы между сверхбыстрыми квантовыми компьютерами, вычислительная мощность которых была бы несравненно выше возможностей сегодняшних компьютеров. Более того, передача информации квантовым способом делает невозможным ее вмешательство или перехват, что делает такую ​​сеть практически на сто процентов безопасной.

В эксперименте, проведенном в Делфтском технологическом университете, ученым удалось передать квантовую информацию о спине электрона второму электрону, находящемуся на расстоянии 3 метров. В отличие от аналогичных экспериментов в прошлом, ученые добились 100% воспроизводимости этого эффекта на выбранном расстоянии.

Российские ученые, в свою очередь, нашли способ сохранение «квантовой запутанности» при передаче информации на большие расстояния. Первоначальные исследования физиков были связаны с изучением качества передачи сигнала по оптоволоконной сети. Это называется секретная квантовая связь. В Московском физико-техническом институте был найден алгоритм, позволяющий сделать это общение еще более секретным. Телепортация была «побочным эффектом» проекта. Сергей Филиппов, один из участников команды, объясняет в публикации на эту тему, как с помощью обнаруженного эффекта можно перемещать предметы или людей: «Допустим, вы хотите телепортировать человека. Для этого вы не посылаете все его атомы. Вы говорите, что он состоит из 20 кг кислорода, 10 кг углерода и некоторого количества водорода, и мы берем столько же всего этого на другом конце. Затем вы отправляете информацию об их соединении и организации, записанную в атомах. На другом конце канала мы создаем такого человека из вашей материи».

Чем-то описываемая «сборка» напоминает голография — восстановление изображения трехмерных объектов с помощью лазера. Отличие в том, что речь идет не о каком-то конкретном виде фотографии, а о воссоздании человека «из плоти и крови», со всеми особенностями и способностями. Наука определенно еще не достигла этого уровня. Пока исследователи научились телепортировать только фотоны. Обычно они являются носителями передаваемой информации. На другом конце канала специалисты теперь могут создать то же состояние микрообъекта, что и на противоположном конце. Однако теперь мы должны научиться применять этот принцип в более сложных системах. Это сложно, потому что по мере роста системы растет и сложность телепортации. Как отмечает Филиппов, «телепортировать два атома вдвое сложнее, чем один, а три атома уже в восемь раз. Чтобы оценить степень сложности телепортации людей, нужно учитывать, что человек состоит из 1024 атомов».

3. Профессор Антон Цайлингер

Неважные атомы — важное квантовое состояние

В 1993 году группа ученых во главе с американским физиком Чарльзом Беннеттом из IBM придумывает сценарий, с помощью которого можно телепортировать элементарные частицы. Первую в истории телепортацию осуществляет проф. Антон Цайлингер (3) в 1997 году: в своей лаборатории он передает квантовое состояние фотонной частицы света (4). Потом побил еще рекорды — в Вене осуществил телепортацию фотонов с одного берега Дуная на другой (на расстоянии 600 м), а три года назад вместе с коллегами телепортировал фотоны между двумя Канарскими островами — Ла Пальма и Тенерифе, 143 км! Ведь физики пытаются телепортировать все более крупные объекты. В лаборатории проф. Цайлингера были проведены успешные испытания с большими молекулами, состоящими из нескольких десятков атомов углерода.

4. Телепортация фотонных свойств

«Вы можете заменить все атомы углерода в своем теле и оставаться тем же человеком до тех пор, пока новые атомы находятся в том же квантовом состоянии, что и предыдущие», — сказал профессор. Цайлингер в интервью Gazeta Wyborcza. «Единственное, что имеет значение, — это квантовое состояние атомов, составляющих мое тело, и, следовательно, информация об их свойствах и расположении. Сами по себе атомы не имеют значения. На самом деле в течение жизни мы постоянно обмениваемся атомамимы сделаны из, и мы все еще остаемся собой».

Квантовые свойства частиц — часто сравнивают с улыбкой чеширского кота из «Алисы в стране чудес», который может существовать отдельно от самого кота — были не только отделены от фотонов, но и телепортированы физиками. Кроме того, ученые из Китайского университета науки и технологий в Хэфэе отправили их сразу в группу, что можно сравнить с одновременной передачей улыбки и покачивания хвоста кошкой (5).

5. Модель эксперимента, т.е. чеширский кот — кот это нейтрон, а улыбка это спин нейтрона

Это означает, что в одной телепортации были разделены и переданы как спин, так и орбитальный угловой момент фотона. Ранее это делалось со свойствами отдельных частиц. Собрать их в телепортируемые пакеты оказалось непростой задачей, справиться с которой могла только команда под руководством Чаоянга Лу и Цзянь-Вэй Пана из вышеупомянутого университета.

Ученые использовали мощные ультрафиолетовые лазерные импульсы для создания трех пар запутанных фотонов. Один из них, в состоянии, названном учеными гиперэкстензиясоздает «квантовый канал». Вторая пара предназначена для неразрушающего измерения квантовых состояний. Третий — фотоны, свойства которых нужно телепортировать. Описание экспериментов китайских физиков опубликовано в научном журнале Nature.

6. Голопортация с использованием HoloLens

На практике, однако, гораздо быстрее, чем телепортация, у нас есть шанс голопортация. Его предложила весной 2016 года компания Microsoft во время демонстрации новых возможностей своих очков дополненной реальности HoloLens (6). По сути, речь идет о возможности просмотра живой голограммы человека в другом месте. Человек, которого нужно виртуально переместить в другое место, должен быть запечатлен несколькими 3D-камерами, установленными вокруг него. Они записывают его движения и речь. Затем эти данные отправляются в очки HoloLens, которые затем надеваются и происходит «голопортация».

Это может быть просто проекция, но она все же кажется более реальной, чем улыбка Чеширского кота.