Teleportation - Ukweli: Zaidi ya Hadithi za Sayansi

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Kwa mashujaa wa filamu za uongo za sayansi, teleportation ni jambo la kawaida. Bonyeza kitufe kimoja - na huyeyuka angani, ili katika sekunde chache wanajikuta mamia na maelfu ya kilomita mbali: katika nchi nyingine au hata kwenye sayari nyingine.

Je! harakati kama hiyo inawezekana kweli, au teleportation itabaki kuwa ndoto ya waandishi na waandishi wa skrini milele? Je, kuna utafiti wowote unaofanywa katika eneo hili - na je, tuko karibu kidogo na utekelezaji wa teknolojia inayojulikana sana na mashujaa wa filamu za kusisimua za ajabu?

Jibu fupi kwa swali hili ni ndiyo, majaribio yanaendelea, na kwa bidii sana. Zaidi ya hayo, wanasayansi huchapisha mara kwa mara makala katika majarida ya kisayansi kuhusu majaribio yenye mafanikio katika utumaji simu wa quantum - kwa umbali mkubwa zaidi na zaidi.

Na ingawa wanafizikia wengi mashuhuri wanatilia shaka kuwa tutawahi kuwatuma watu kwa simu, wataalam wengine wana matumaini zaidi na wanahakikishia kwamba teleports zitakuwa ukweli katika miongo michache.

Uongo, uvumi na hadithi

Kwanza, hebu tufafanue ni nini hasa tunazungumza. Kwa teleportation, tunamaanisha harakati ya papo hapo ya vitu kwa umbali wowote, kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga.

Neno lenyewe liligunduliwa mnamo 1931 na mtangazaji wa Amerika Charles Fort, ambaye alikuwa anapenda kutafiti mambo ya kawaida. Kwa mlinganisho na "televisheni", inayotokana na Kigiriki τῆλε ("mbali") na video ya Kilatini ("kuona"), katika kitabu chake "Volcanoes of Heaven" alivumbua istilahi kuelezea mienendo isiyoeleweka ya vitu vilivyo angani. Kilatini porto inamaanisha "kubeba") …

"Katika kitabu hiki, kimsingi ninaangalia ushahidi kwamba kuna aina fulani ya nguvu ya uhamishaji, ambayo naiita teleportation. Nitashutumiwa kwa kuunganisha uwongo wa moja kwa moja, uvumi, hadithi, udanganyifu na ushirikina. Kwa njia, nadhani hivyo. mimi mwenyewe. Na kwa namna fulani, hapana. Ninatoa data tu, "anaandika Fort.

Kwa kweli kuna hadithi nyingi juu ya harakati kama hizo - kwa mfano, hadithi iliyoenea juu ya jaribio la Philadelphia la 1943, wakati ambapo Mwangamizi wa Amerika Eldridge alidaiwa kutumwa kwa simu kilomita 320.

Walakini, katika mazoezi, hadithi zote kama hizo zinageuka kuwa sio zaidi ya uvumi wa wananadharia wa njama, kulingana na ambayo viongozi huficha kutoka kwa umma ushahidi wowote wa kesi za usafirishaji kama siri ya kijeshi.

Kwa kweli, kinyume chake ni kweli: mafanikio yoyote katika eneo hili yanajadiliwa sana katika jumuiya ya kisayansi. Kwa mfano, wiki moja iliyopita, wanasayansi wa Marekani walizungumza kuhusu jaribio jipya la mafanikio katika quantum teleportation.

Wacha tuhame hadithi za mijini na fasihi nzuri hadi sayansi kali.

Kutoka hatua A hadi B …

Hadithi ya kweli, sio ya uwongo, teleportation ilianza mnamo 1993, wakati mwanafizikia wa Amerika Charles Bennett kihisabati - kwa kutumia fomula - alithibitisha uwezekano wa kinadharia wa kuhamishwa kwa quantum mara moja.

Bila shaka, haya yalikuwa mahesabu ya kinadharia tu: milinganyo ya kidhahania ambayo haina matumizi ya vitendo. Walakini, kwa njia ile ile - kihesabu -, kwa mfano, mashimo nyeusi, mawimbi ya mvuto na matukio mengine tayari yaligunduliwa, uwepo wa ambayo ilithibitishwa kwa majaribio baadaye.

Kwa hivyo hesabu za Bennett zikawa hisia halisi. Wanasayansi walianza kufanya utafiti kikamilifu katika mwelekeo huu - na majaribio ya kwanza ya mafanikio ya teleportation ya quantum yalifanyika ndani ya miaka michache.

Inapaswa kusisitizwa hapa kwamba tunazungumza juu ya teleportation ya quantum, na hii sio sawa kabisa ambayo tumezoea kuona katika filamu za hadithi za kisayansi. Kutoka sehemu moja hadi nyingine, sio kitu cha nyenzo yenyewe (kwa mfano, photon au atomi - baada ya yote, kila kitu kina atomi) hupitishwa, lakini habari kuhusu hali yake ya quantum. Hata hivyo, kwa nadharia, hii ni ya kutosha "kurejesha" kitu cha awali katika eneo jipya, baada ya kupokea nakala yake halisi. Kwa kuongezea, majaribio kama haya tayari yanafanywa kwa mafanikio katika maabara - lakini zaidi juu ya hiyo hapa chini.

Katika ulimwengu ambao tumezoea, teknolojia hii ni rahisi kulinganisha na mwiga au faksi: hutuma hati yenyewe, lakini habari juu yake kwa fomu ya elektroniki - lakini kwa sababu hiyo, mpokeaji ana nakala halisi. Kwa tofauti muhimu kwamba katika kesi ya teleportation, kitu kilichotumwa cha nyenzo yenyewe kinaharibiwa, yaani, kinatoweka - na nakala tu inabakia.

Hebu jaribu kufikiri jinsi hii hutokea.

Je, Mungu anacheza kete?

Umesikia kuhusu paka wa Schrödinger - yule anayekaa kwenye sanduku sio hai au amekufa? Sitiari hii ya asili ilivumbuliwa na mwanafizikia wa Austria Erwin Schrödinger kuelezea mali ya ajabu ya chembe za msingi - superposition. Ukweli ni kwamba chembe za quantum zinaweza wakati huo huo kuwa katika majimbo kadhaa mara moja, ambayo katika ulimwengu tumezoea kuwatenga kabisa kila mmoja. Kwa mfano, elektroni haizunguki kwenye kiini cha atomi, kama tulivyokuwa tukifikiria, lakini iko wakati huo huo katika sehemu zote za obiti (pamoja na uwezekano tofauti).

Hadi tulipofungua sanduku la paka, yaani, hatukupima sifa za chembe (kwa mfano wetu, hatukuamua eneo halisi la elektroni), paka aliyeketi hapo sio tu hai au amekufa - ni wote wawili. hai na wafu kwa wakati mmoja. Lakini wakati sanduku limefunguliwa, yaani, kipimo kinafanywa, chembe iko katika mojawapo ya majimbo iwezekanavyo - na haibadilika tena. Paka wetu yuko hai au amekufa.

Ikiwa katika hatua hii umeacha kabisa kuelewa chochote - usijali, hakuna mtu anayeelewa hili. Asili ya mechanics ya quantum haijaelezewa na wanafizikia mahiri zaidi ulimwenguni kwa miongo mingi.

Jambo la kuunganishwa kwa quantum hutumiwa kwa teleportation. Hapa ndipo chembe mbili za msingi zina asili moja na ziko katika hali ya kutegemeana - kwa maneno mengine, kuna uhusiano usioelezeka kati yao. Kwa sababu ya hili, chembe zilizoingizwa zinaweza "kuwasiliana" na kila mmoja, hata kuwa katika umbali mkubwa kutoka kwa kila mmoja. Na ukishajua hali ya chembe moja, unaweza kutabiri hali ya chembe nyingine kwa uhakika kabisa.

Fikiria una kete mbili ambazo kila mara huongeza hadi saba. Ukazitikisa kwenye glasi na kutupa mfupa mmoja nyuma ya mgongo wako na mwingine mbele yako na kuufunika kwa kiganja chako. Kuinua mkono wako, uliona kuwa umetupa, sema, sita - na sasa unaweza kusema kwa ujasiri kwamba mfupa wa pili, nyuma ya mgongo wako, ulianguka moja. Baada ya yote, jumla ya nambari mbili lazima iwe sawa na saba.

Inaonekana ajabu, sawa? Na kete ambazo tumezoea, nambari kama hiyo haitafanya kazi, lakini chembe zilizoshikiliwa zinafanya hivi - na kwa njia hii tu, ingawa asili ya jambo hili pia inapingana na maelezo.

"Hili ni jambo la kushangaza zaidi la mechanics ya quantum, haiwezekani hata kuelewa," anasema profesa wa MIT Walter Levin, mmoja wa wanafizikia wanaoheshimika zaidi duniani! Tunachoweza kusema ni kwamba inaonekana hivi ndivyo ulimwengu wetu unavyofanya kazi."

Walakini, hii haimaanishi kabisa kwamba jambo hili la kushangaza haliwezi kutumika katika mazoezi - baada ya yote, inathibitishwa mara kwa mara na fomula na majaribio.

Teleportation ya vitendo

Majaribio ya vitendo juu ya usafirishaji wa simu yalianza takriban miaka 10 iliyopita katika Visiwa vya Kanari chini ya mwongozo wa mwanafizikia wa Austria, profesa katika Chuo Kikuu cha Vienna Anton Zeilinger.

Katika maabara kwenye kisiwa cha Palma, wanasayansi huunda jozi ya fotoni zilizofungwa (A na B), na kisha mmoja wao hutumwa kwa boriti ya laser kwenye maabara nyingine iliyoko kwenye kisiwa cha jirani cha Tenerife, umbali wa kilomita 144. Zaidi ya hayo, chembe zote mbili ziko katika hali ya juu - yaani, bado "hatujafungua sanduku la paka".

Kisha fotoni ya tatu (C) imeunganishwa kwenye kesi - ile inayohitaji kutumwa kwa simu - na wanaifanya kuingiliana na moja ya chembe zilizopigwa. Kisha wanafizikia hupima vigezo vya mwingiliano huu (A + C) na kusambaza thamani inayosababisha kwa maabara ya Tenerife, ambapo photon ya pili iliyopigwa (B) iko.

Muunganisho usioeleweka kati ya A na B utafanya iwezekane kugeuza B kuwa nakala halisi ya chembe C (A + C-B) - kana kwamba ilihama mara moja kutoka kisiwa kimoja hadi kingine bila kuvuka bahari. Hiyo ni, yeye teleported.

"Tunatoa maelezo ambayo asili hubeba - na kuunda mpya asili mahali pengine," anaelezea Zeilinger, ambaye tayari ametuma maelfu na maelfu ya chembe za msingi kwa njia hii.

Hii ina maana kwamba katika siku zijazo, wanasayansi wataweza teleport vitu yoyote na hata watu kwa njia hii - baada ya yote, sisi pia linajumuisha chembe hizo?

Kwa nadharia, hii inawezekana sana. Unahitaji tu kuunda idadi ya kutosha ya jozi zilizopigwa na kubeba kwa maeneo tofauti, kuziweka katika "vibanda vya teleportation" - sema, huko London na Moscow. Unaingia kwenye kibanda cha tatu, ambacho hufanya kazi kama skana: kompyuta inachambua hali ya quantum ya chembe zako, na kuzilinganisha na zilizopigwa, na kutuma habari hii kwa mji mwingine. Na hapo mchakato wa kinyume unafanyika - na nakala yako halisi inaundwa upya kutoka kwa chembe zilizonaswa.

Masuala ya msingi yametatuliwa

Kwa mazoezi, mambo ni ngumu zaidi. Ukweli ni kwamba kuna atomi karibu 7 octillion katika mwili wetu (baada ya saba kuna zero 27, yaani, bilioni saba bilioni) - hii ni zaidi ya nyota katika sehemu inayoonekana ya Ulimwengu.

Na baada ya yote, inahitajika kuchambua na kuelezea sio kila chembe ya mtu binafsi, lakini pia miunganisho yote kati yao - baada ya yote, mahali mpya lazima ikusanywe kwa mpangilio sahihi.

Karibu haiwezekani kukusanya na kusambaza habari nyingi kama hizo - angalau, katika kiwango cha sasa cha maendeleo ya teknolojia. Haijulikani ni lini kompyuta zenye uwezo wa kuchakata kiasi hicho cha data zitaonekana. Sasa, kwa hali yoyote, kazi inaendelea ili kuongeza umbali kati ya maabara, na sio idadi ya chembe za teleportable.

Ndiyo maana wanasayansi wengi wanaamini kwamba ndoto ya teleportation ya binadamu ni vigumu kutimia. Ingawa, kwa mfano, profesa katika Chuo cha Jiji la New York na mtangazaji mashuhuri wa sayansi Michio Kaku anaamini kwamba mawasiliano ya simu yatatimia mwishoni mwa karne ya 21 - na labda hata miaka 50 baadaye. Bila kutaja tarehe maalum, wataalam wengine kwa ujumla wanakubaliana naye.

"Hili ni suala la kuboresha teknolojia, kuboresha ubora. Lakini ningesema kwamba masuala ya msingi yametatuliwa - na hakuna kikomo kwa ukamilifu zaidi," anasema Eugene Polzik, profesa katika Taasisi ya Niels Bohr katika Chuo Kikuu cha Copenhagen.

Walakini, maswali mengine mengi huibuka njiani. Kwa mfano, je, "nakala yangu" iliyopatikana kutokana na mawasiliano hayo ya simu itakuwa mimi halisi? Je, atafikiri vivyo hivyo, kuwa na kumbukumbu sawa? Baada ya yote, kama ilivyotajwa hapo awali, asili ya kitu kilichotumwa huharibiwa kama matokeo ya uchambuzi wa quantum.

"Kwa teleportation ya quantum, uharibifu wa kitu kinachoweza kuhamishwa katika mchakato ni muhimu kabisa na hauepukiki," anathibitisha Edward Farhi, ambaye aliongoza Kituo cha Fizikia ya Nadharia huko MIT kutoka 2004 hadi 2016 na sasa anafanya kazi katika Google. "Nadhani ungependa tu geuka kuwa rundo la neutroni, protoni na elektroni. Hungeonekana kuwa bora zaidi kwako."

Kwa upande mwingine, kutoka kwa mtazamo wa kupenda mali, hatuamuliwa na chembe ambazo tumetengenezwa, lakini na hali yao - na habari hii, wanasayansi wanasema, inapitishwa kwa usahihi sana.

Ningependa kuamini kwamba hii ni hivyo. Na kwamba ndoto ya ubinadamu kuhusu teleportation haitageuka kuwa ukweli katika filamu maarufu ya kutisha, ambapo mhusika mkuu hakugundua jinsi nzi aliruka kwa bahati mbaya kwenye kabati lake la teleportation …