Teleportering - Reality: Beyond Science Fiction

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

For heltene i science fiction-filmer er teleportering en vanlig ting. Ett trykk på en knapp - og de løses opp i luften, slik at de i løpet av et par sekunder befinner seg hundrevis og tusenvis av kilometer unna: i et annet land eller til og med på en annen planet.

Er en slik bevegelse virkelig mulig, eller vil teleportering for alltid forbli en drøm for forfattere og manusforfattere? Finnes det forskning på dette området – og er vi enda litt nærmere implementeringen av teknologien som er så kjent for heltene i fantastiske actionfilmer?

Det korte svaret på dette spørsmålet er ja, eksperimenter er i gang, og veldig aktivt. Dessuten publiserer forskere jevnlig artikler i vitenskapelige tidsskrifter om vellykkede eksperimenter innen kvanteteleportering – til stadig større og større avstander.

Og selv om mange kjente fysikere tviler på at vi noen gang vil kunne teleportere mennesker, er noen eksperter mye mer optimistiske og forsikrer at teleportering vil bli en realitet om noen tiår.

"Løgn, rykter og historier"

Først, la oss avklare nøyaktig hva vi snakker om. Med teleportering mener vi den øyeblikkelige bevegelsen av objekter uansett avstand, ideelt sett raskere enn lysets hastighet.

Selve ordet ble oppfunnet i 1931 av den amerikanske publisisten Charles Fort, som var glad i å forske på det paranormale. I analogi med "tv", avledet fra det greske τῆλε ("langt") og den latinske videoen ("å se"), i sin bok "Vulcanoes of Heaven" oppfant han et begrep for å beskrive de uforklarlige bevegelsene til objekter i rommet (Latin porto betyr "å bære") …

"I denne boken ser jeg først og fremst på bevisene for at det er en form for overføringskraft, som jeg kaller teleportering. Jeg vil bli anklaget for å sette sammen direkte løgner, rykter, fabler, bløff og overtro. På en måte tror jeg det. meg selv. Og på en måte, nei. Jeg gir bare data," skriver Fort.

Det er virkelig mange myter om slike bevegelser - for eksempel den utbredte legenden om Philadelphia-eksperimentet i 1943, hvor den amerikanske ødeleggeren Eldridge angivelig ble teleportert 320 km.

Men i praksis viser alle slike historier seg å ikke være noe mer enn spekulasjoner fra konspirasjonsteoretikere, ifølge hvilke myndighetene skjuler for allmennheten ethvert bevis på teleporteringssaker som en militær hemmelighet.

Faktisk er det motsatte sant: alle prestasjoner på dette området er mye diskutert i det vitenskapelige samfunnet. For bare en uke siden snakket amerikanske forskere for eksempel om et nytt vellykket eksperiment innen kvanteteleportering.

La oss gå fra urbane legender og fantastisk litteratur til streng vitenskap.

Fra punkt A til punkt B …

Historien om ekte, ikke fiktiv, teleportering begynte i 1993, da den amerikanske fysikeren Charles Bennett matematisk - ved hjelp av formler - beviste den teoretiske muligheten for øyeblikkelige kvanteforskyvninger.

Selvfølgelig var dette rent teoretiske beregninger: abstrakte ligninger som ikke har noen praktisk anvendelse. Men på samme måte - matematisk - ble for eksempel svarte hull, gravitasjonsbølger og andre fenomener allerede oppdaget, hvis eksistens ble eksperimentelt bekreftet mye senere.

Så Bennetts beregninger ble en ekte sensasjon. Forskere begynte aktivt å forske i denne retningen - og det første vellykkede eksperimentet med kvanteteleportering ble utført i løpet av få år.

Det skal her understrekes at det er snakk om kvanteteleportering, og dette er ikke akkurat det samme som vi er vant til å se i science fiction-filmer. Fra et sted til et annet overføres ikke selve det materielle objektet (for eksempel et foton eller et atom - tross alt består alt av atomer), men informasjon om dets kvantetilstand. Men i teorien er dette nok til å "gjenopprette" det opprinnelige objektet på et nytt sted, etter å ha mottatt en nøyaktig kopi av det. Dessuten blir slike eksperimenter allerede utført med suksess i laboratorier - men mer om det nedenfor.

I den verden vi er vant til er denne teknologien lettest å sammenligne med en kopimaskin eller faks: du sender ikke selve dokumentet, men informasjon om det i elektronisk form - men som et resultat har mottakeren en nøyaktig kopi. Med den vesentlige forskjellen at ved teleportering ødelegges selve det sendte materielle objektet, det vil si at det forsvinner – og bare en kopi gjenstår.

La oss prøve å finne ut hvordan dette skjer.

Spiller Gud terninger?

Har du hørt om Schrödingers katt - den som sitter i boksen verken levende eller død? Denne originale metaforen ble oppfunnet av den østerrikske fysikeren Erwin Schrödinger for å beskrive den mystiske egenskapen til elementærpartikler - superposisjon. Faktum er at kvantepartikler samtidig kan være i flere tilstander på en gang, som vi i verden er vant til å utelukke hverandre fullstendig. Et elektron dreier for eksempel ikke rundt kjernen til et atom, slik vi pleide å tro, men befinner seg samtidig på alle punkter i banen (med ulik sannsynlighet).

Inntil vi åpnet katteboksen, det vil si at vi ikke målte egenskapene til partikkelen (i vårt eksempel bestemte vi ikke den nøyaktige plasseringen av elektronet), katten som sitter der er ikke bare levende eller død - det er både levende og død på samme tid. Men når boksen er åpen, det vil si at målingen er foretatt, er partikkelen i en av de mulige tilstandene – og den endres ikke lenger. Katten vår er enten levende eller død.

Hvis du på dette tidspunktet helt sluttet å forstå noe - ikke bekymre deg, ingen forstår dette. Naturen til kvantemekanikk har ikke blitt forklart av de mest briljante fysikerne i verden på mange tiår.

Fenomenet kvanteforviklinger brukes til teleportering. Dette er når to elementærpartikler har samme opphav og er i en gjensidig avhengig tilstand - med andre ord, det er en uforklarlig sammenheng mellom dem. På grunn av dette kan sammenfiltrede partikler "kommunisere" med hverandre, til og med være i stor avstand fra hverandre. Og når du først kjenner tilstanden til en partikkel, kan du forutsi tilstanden til en annen med absolutt sikkerhet.

Tenk deg at du har to terninger som alltid summerer til sju. Du ristet dem i et glass og kastet det ene beinet bak ryggen og det andre foran deg og dekket det med håndflaten. Ved å løfte opp hånden så du at du har kastet, for eksempel, en sekser - og nå kan du trygt hevde at det andre beinet, bak ryggen din, falt ut en opp. Tross alt må summen av to tall være lik syv.

Høres utrolig ut, ikke sant? Med de terningene vi er vant til, vil ikke et slikt tall fungere, men sammenfiltrede partikler oppfører seg akkurat slik - og bare på denne måten, selv om naturen til dette fenomenet også trosser forklaringen.

"Dette er det mest utrolige fenomenet innen kvantemekanikk, det er umulig engang å forstå," sier MIT-professor Walter Levin, en av de mest respekterte fysikerne i verden. Alt vi kan si er at det tilsynelatende er slik vår verden fungerer."

Dette betyr imidlertid slett ikke at dette mystiske fenomenet ikke kan brukes i praksis – det bekreftes tross alt gjentatte ganger av både formler og eksperimenter.

Praktisk teleportering

Praktiske eksperimenter på teleportering begynte for rundt 10 år siden på Kanariøyene under veiledning av den østerrikske fysikeren, professor ved universitetet i Wien Anton Zeilinger.

I et laboratorium på øya Palma lager forskerne et par sammenfiltrede fotoner (A og B), og deretter sendes en av dem ved hjelp av en laserstråle til et annet laboratorium som ligger på naboøya Tenerife, 144 km unna. Dessuten er begge partiklene i en tilstand av superposisjon - det vil si at vi ennå ikke har "åpnet katteboksen".

Deretter kobles det tredje fotonet (C) til kabinettet - det som må teleporteres - og de får det til å samhandle med en av de sammenfiltrede partiklene. Deretter måler fysikere parametrene for denne interaksjonen (A + C) og overfører den resulterende verdien til et laboratorium på Tenerife, hvor det andre sammenfiltrede fotonet (B) befinner seg.

Den uforklarlige forbindelsen mellom A og B vil gjøre det mulig å gjøre B om til en eksakt kopi av partikkel C (A + C-B) - som om den øyeblikkelig flyttet fra en øy til en annen uten å krysse havet. Det vil si at hun teleporterte.

"Vi trekker ut informasjonen som originalen bærer - og skaper en ny original andre steder," forklarer Zeilinger, som allerede har teleportert tusenvis og tusenvis av elementærpartikler på denne måten.

Betyr dette at forskere i fremtiden vil kunne teleportere alle objekter og til og med mennesker på denne måten - vi er tross alt også sammensatt av slike partikler?

I teorien er dette meget mulig. Du trenger bare å lage et tilstrekkelig antall sammenfiltrede par og bære dem til forskjellige steder, plassere dem i "teleportasjonsbåser" - for eksempel i London og Moskva. Du går inn i den tredje standen, som fungerer som en skanner: datamaskinen analyserer kvantetilstanden til partiklene dine, sammenligner dem med sammenfiltrede, og sender denne informasjonen til en annen by. Og der finner den motsatte prosessen sted - og din eksakte kopi gjenskapes fra de sammenfiltrede partiklene.

"Grunnleggende problemer løst"

I praksis er ting litt mer komplisert. Faktum er at det er rundt 7 oktillioner atomer i kroppen vår (etter syv er det 27 nuller, det vil si syv milliarder milliarder milliarder milliarder) - dette er mer enn stjerner i den observerbare delen av universet.

Og tross alt er det nødvendig å analysere og beskrive ikke bare hver enkelt partikkel, men også alle forbindelsene mellom dem - tross alt, på et nytt sted må de samles i en ideelt riktig rekkefølge.

Det er nesten umulig å samle inn og overføre en slik mengde informasjon - i det minste på dagens nivå av teknologiutvikling. Det er ikke kjent når datamaskiner som er i stand til å behandle slike datamengder vil dukke opp. Nå jobbes det i alle fall med å øke avstanden mellom laboratorier, og ikke antall teleporterbare partikler.

Det er grunnen til at mange forskere tror at drømmen om menneskelig teleportering neppe er realiserbar. Selv om for eksempel en professor ved New York City College og en kjent popularisator av vitenskap Michio Kaku er overbevist om at teleportering vil bli en realitet innen slutten av det 21. århundre – og kanskje til og med 50 år senere. Uten å nevne spesifikke datoer er noen andre eksperter generelt enige med ham.

"Dette er et spørsmål om å forbedre teknologien, forbedre kvaliteten. Men jeg vil si at grunnleggende problemer har blitt løst - og det er ingen grenser for perfeksjon videre," sier Eugene Polzik, professor ved Niels Bohr Institute ved Københavns Universitet.

Det dukker imidlertid opp mange andre spørsmål underveis. Vil for eksempel "kopien av meg" som er oppnådd som et resultat av slik teleportering være det virkelige meg? Vil hun tenke på samme måte, ha de samme minnene? Tross alt, som nevnt tidligere, blir originalen til den sendte varen ødelagt som et resultat av kvanteanalyse.

«For kvanteteleportering er ødeleggelsen av det teleporterbare objektet i prosessen helt nødvendig og uunngåelig,» bekrefter Edward Farhi, som ledet Center for Theoretical Physics ved MIT fra 2004 til 2016 og nå jobber hos Google. «Jeg tror du bare ville bli til en haug med nøytroner, protoner og elektroner. Du ville ikke se best ut."

På den annen side, fra et rent materialistisk synspunkt, er vi ikke bestemt av partiklene vi er laget av, men av deres tilstand - og denne informasjonen, sier forskerne, overføres ekstremt nøyaktig.

Jeg vil gjerne tro at det er slik. Og at menneskehetens drøm om teleportering ikke blir til virkelighet i den berømte skrekkfilmen, der hovedpersonen ikke la merke til hvordan en flue ved et uhell fløy inn i teleporteringshytta hans …