1. Scroll
  2. /
  3. Technologia
  4. /
  5. Co to jest teleportacja i czy jest możliwa? Najważniejsze informacje o pojęciu teleportacji

Technologia

4 tygodnie temu

Co to jest teleportacja i czy jest możliwa? Najważniejsze informacje o pojęciu teleportacji

Nauka
3
0
0
3
0

Teleportacja to niezwykłe zjawisko, którego pełno w świecie sci-fi, ale także małymi krokami nauka przybliża nas do zrozumienia jej istoty. Czy w obliczu nowych informacji, jakich dostarczają nam eksperymenty fizyczne, staje się ona osiągalna?

Teleportacja – co to jest? Definicja pojęcia

O teleportacji możesz czytać w książkach z pogranicza sci-fi i fantasy, a także oglądać wyobrażenia na jej temat w filmach różnej maści, ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, czym ten proces właściwie jest i jak wyjaśnia go fizyka? Co, jeśli powiemy Ci, że teleportacja w zasadzie jest możliwa już teraz? Nie do uwierzenia? A jednak – przedstawiamy oblicza jednego z największych marzeń człowieka o przenoszeniu się w odległe miejsca w mgnieniu oka.

Teleportacja z definicji jest hipotetycznym procesem, dotyczącym przenoszenia ciał (obiektów) w skali makroskopowej na pewną odległość, bez zachowania ciągłości istnienia elementu w przestrzeni. Co to właściwie znaczy? Mówiąc prościej, aby obiekt mógł zostać przeniesiony z punktu wyjścia w inne miejsce, musiałby zostać zniszczony w sensie atomowym. Następnie miałby on powstać na nowo w wybranym miejscu. W związku z tym wyjaśnieniem należy skupić się na cząstkach kwantowych.

Zobacz też: Satelity Starlink – co to jest, po co SpaceX umieszcza je na orbicie? Kiedy będą widoczne?

O ile same atomy – jak mówi ekspert w dziedzinie fizyki, prof. Anton Zeilinger – nie są istotne względem przechowywania informacji, o tyle ich stan kwantowy jest w zasadzie najważniejszy, bo zawiera dane o własnościach samych atomów. Jak to rozumieć? Otóż atomy w naszym ciele wymieniają się regularnie, bo np. łuszczy się nasz naskórek i martwe elementy są wypychane przez te nowe. Jednak nowe nie znaczy inne – np. linie papilarne dłoni pozostają niezmienne. Wobec tego łatwiej jest zrozumieć, że liczy się informacja o ułożeniu atomów, a nie one sensu stricto.

Naukowcy już w czasach Einsteina podejmowali próby zrozumienia tej hipotetycznej zagwozdki o możliwości teleportowania ludzi. Koniec XIX wieku obfitował w rozmaite odkrycia techniczne i technologiczne, a działania fizyków przynosiły spore efekty w zrozumieniu otaczającego nas świata. Jak sprawa wygląda w XXI wieku? Czy można przypuszczać, że niebawem narracje rodem z fantastyki naukowej staną się codziennością w naszej cywilizacji?

Czy teleportacja jest możliwa?

Fascynacja zjawiskiem zajmuje naukowców od dawna, ale nie wszystkie eksperymenty dostarczały jasnych odpowiedzi na jego temat. Do tej pory zrozumiano jednak, że przeniesienie nie będzie dotyczyło materialnej warstwy danego obiektu, a raczej skupi się na cząstkach kwantowych, niosących informacje o atomach, które to tworzą przedmioty czy organizmy żywe. Fizycy, którzy swoje działania naukowe kierują w stronę właśnie teleportacji, wykonali szereg eksperymentów, dowodzących prawdziwości teorii.

Jak to możliwe? Pierwszym, któremu udało się naprawdę teleportować cząstki światła fotonu, był wspomniany już prof. Anton Zeilinger. Dokonał tego w 1997 roku, zatem relatywnie niedawno. Od tej pory nie ustępuje w swojej pracy naukowej, skupiając się na stanach splątanych układów kwantowych i prowadzi badania dotyczące mikroświata. Czy przeniesienie informacji o atomach można nazwać pierwszym krokiem w drodze do stworzenia teleportera? Przyjrzyjmy się bliżej zjawiskom fizyki kwantowej, choć niełatwo jest ją zrozumieć – nie będziemy jednak zanadto wchodzić w szczegóły.

Jak działa teleportacja kwantowa?

Zacznijmy od najważniejszej dla wyjaśnienia procesu teleportacji cechy cząstek kwantowych, czyli superpozycji. Jest to określenie zjawiska, które może mieć miejsce tylko w mikroświecie. Cząstki takie mogą znajdować się w dwóch miejscach jednocześnie, do czasu, gdy nie zostaną one zaobserwowane, a tym samym nie dojdzie do załamania fali prawdopodobieństwa. Trudno to zrozumieć, ale dla wyjaśnienia możemy porównać stan bitów, które niosą wartość binarną („1” lub „0”) do stanu kubitów (bity kwantowe), które mogą jednocześnie być zerowe i jedynkowe, oczywiście do czasu załamania.

Albert Einstein odkrył, że cząstki kwantowe oddziałują na siebie niezależnie od odległości, tzn. można je splatać ze sobą nawet w przypadku, gdy mają inne właściwości. Najistotniejszy element tego odkrycia to fakt, że w splocie kwantowym zmiany właściwości jednej ze złączonych cząstek, wpływają na taką samą zmianę charakterystyki tej drugiej, przy czym nie ma znaczenia odległość właściwa pomiędzy nimi. Właśnie to zjawisko jest nazywane teleportacją kwantową – szybkie przesyłanie informacji pomiędzy elementami par i grup mikrocząstek.

teleport

Wszystko wydaje się proste i chciałoby się rzec, że teleportacja w makroświecie jest możliwa. Niestety, ze względu na nieznaną wartość kubitów, nie jesteśmy w stanie do końca przewidzieć jaki wynik teleportacji otrzymamy. Jak dokładnie to wyjaśnić? Kiedy ciało A jest w stanie kwantowym, nie wiemy, czy jego informacja będzie zerem, czy może jedynką. Przesyłając informację do cząstki B, zyskuje ona dokładnie taką samą „nieznaną”, ponieważ dane kwantowe pozostają w superpozycji (do czasu załamania fali).

W idealnym modelu teleportacji, jeśli wysyłana informacja w punkcie A będzie zerem, to w punkcie B stanie się jedynką. Nie mamy jednak pewności, czy cząstka kwantowa w stanie przed teleportacją zawiera informację dodatnią czy ujemną i z tego względu możemy przesłać tak naprawdę tylko nieznaną, hipotetyczną wartość, która po dotarciu do celu wciąż pozostanie niewiadomą. Dlatego też badania nad procesem teleportacji wciąż stawiają wiele wyzwań i pytań przed naukowcami, którzy poświęcają swoją pracę naukową teoriom kwantowym.

Aby ułatwić zrozumienie niewiadomej wartości cząstki, możesz przyjrzeć się kręcącej się wokół własnej osi monecie – dopóki się kręci, przedstawia zarówno awers, jak i rewers. Dopiero wtedy, gdy się zatrzyma i upadnie, będziemy wiedzieć, czy przeniesie informację typu orzeł, czy będzie to jednak reszka. Obracający się pieniążek jest idealnym modelem cząstki kwantowej znajdującej się w superpozycji. Jeżeli prześlemy informację o wirze, w dalszym ciągu nie będziemy pewni, która z możliwych wersji danych trafi do miejsca docelowego.

teleport

Przypadki udanych teleportacji

Pomimo wielu aspektów, które utrudniają eksperymenty, fizykom udało się przeprowadzić udane procesy teleportacji. Pierwszy taki przypadek miał miejsce w 1997 roku, o czym już wspominaliśmy. Prof. Anton Zeilinger w swoim wiedeńskim laboratorium przeniósł informację kwantową cząstek światła fotonu, dowodząc prawdziwości tezy o szybkim przenoszeniu danych w mikroświecie. Działania te pozwoliły zaobserwować, że teleportacja nie może odbywać się z prędkością nadświetlną.

W kolejnych latach austriacki fizyk powiela udane próby transportu cząstek elementarnych na dłuższe dystanse – na 600 metrów, a następnie na aż 143 kilometry! Wraz z polskimi naukowcami wciąż prowadzi badania na temat kwantowej komunikacji. Eksperymenty nie zatrzymują się jednak na obszarach europejskich. Chińscy naukowcy prowadzili intensywne badania nad teleportacją większych pakietów informacji kwantowych, a nie pojedynczych danych o cząstkach. Pomimo trudności, udało im się dokonać niemożliwego przy wykorzystaniu promieniowania UV silnych impulsów lasera.

teleport

W swoich badaniach stworzyli oni trzy pary splątanych cząstek, z których pierwsza służy wytworzeniu kanału kwantowego, druga pozwala na pomiar nieniszczący stanów kwantowych, a trzecia zostaje poddana teleportacji. Eksperyment dowodzi, że możliwe staje się przenoszenie pakietów mikro-informacji, w którym to procesie oddzielone i transportowane zostają zarówno spin, jak i orbitalny moment pędu cząstki. 

Rosjanie przy badaniach nad jakością transmisji światłowodowej odkryli coś na pozór niezwiązanego z teleportacją. Chodzi o utajnienie informacji kwantowej i odnalezienie algorytmu pozwalającego ukryć więcej danych. Efekt uboczny badań pozwolił zaobserwować teleportację. Jak wyjaśniają rosyjscy naukowcy, przenoszenie kwantowe przedmiotów i osób miałoby polegać na przesyłaniu informacji o ich budowie do punktu, w którym zostaliby odtworzeni. Badania te dowodzą, że aby odczytać cząstki kwantowe, trzeba byłoby dokonać ich destrukcji, żeby następnie odtworzyć je w innym miejscu. Czy zatem zbliżamy się do poznania sposobu na teleportację osób?

teleport
Źródło: www.coasttocoastam.com

Teleportacja żywych organizmów według Davida Darlinga

David Darling w swojej książce Teleportacja opisuje jak się teleportować, a raczej wyjaśnia przebieg możliwej bezstratnej transmisji danych kwantowych organizmów żywych. Według niego należałoby w tym celu zebrać informacje kwantowe każdego atomu tworzącego mikroorganizm lub docelowo człowieka, które mówią o stanie cząstek, aby następnie przesłać je do celu podróży. Kolejnym krokiem miałoby być rozebranie obiektu na pojedyncze atomy i posegregowanie ich w konkretne „paczki”, gdzie miałyby czekać na przeniesienie.

W punkcie docelowym teleporter, po otrzymaniu instrukcji na poziomie kwantowym, miałby odtworzyć budowę obiektu i zaprogramować zgodnie z informacjami o każdym konkretnym atomie. Według tej teorii materia fizyczna nie byłaby w ogóle przesyłana, a jedynie składowana w maszynie teleportującej. Transmisję prowadzono by tylko na poziomie danych kwantowych, po których odczytaniu możliwe stałoby się odbudowanie transportowanego obiektu.

Jego hipotetyczne twierdzenie o funkcjonowaniu teleportu ma swoje potwierdzenie w przeprowadzanych na ten temat badaniach. Pytania, jakie należy postawić przy hipotezie, dotyczyłyby bezpieczeństwa takiego zabiegu. Ponadto warto zastanowić się, czy teleportacja na pewno nie zmieniłaby nas w zupełnie inne organizmy, oraz jak teleportować świadomość i uczucia? Darling zaznacza, że metoda ta mogłaby przede wszystkim znaleźć zastosowanie w transplantologii, eliminując konieczność czekania na zgodność tkanek dawcy z potrzebującym organizmem.

teleport

Teleportacja w popkulturze

Kultura obfituje w wyobrażenia na temat teleportacji. Wiele dzieł z zakresu science-fiction opisuje przenoszenie ludzi w mgnieniu oka na znaczne odległości. Czy doczekamy się urealnienia marzeń o międzygwiezdnych teleporterach, które przenosiłyby ludzi do innych galaktyk? Wyobrażenia na ten temat opisywał Stanisław Lem w Człowieku z Marsa, ale możemy też doświadczyć wizji przebiegu teleportacji oglądając serię Star Trek, której twórcy zobrazowali Transporter – maszynę przenoszącą informację o cząstkach.

Na temat teleportacji mówi się już od XIX wieku, a myśli o niej towarzyszą ludzkości od bardzo dawna. Mit eksperymentu filadelfijskiego, który rzekomo miał badać właściwości pola magnetycznego w celu zakrzywienia linii promieni światła, pozwalając pozostać jednostce wojskowej w ukryciu, mówi o doświadczeniu teleportacji. W eksperymencie naukowym mieli brać udział Albert Einstein i Nikola Tesla. Głośne relacje o powodującym śmierć i choroby umysłowe transporcie kwantowym były obalane przez członków załogi i rząd amerykański.

Zobacz też: Elon Musk – król Twittera i władca Tesli. Wszystko o Elonie Musku. Czy jego rakiety zabiorą nas na Marsa?

Popularność zdarzenia wpłynęła na producentów filmowych. Powstały aż trzy ekranizacje ukazujące przebieg badań. Ostatnim filmem Sci-Fi o doświadczeniach marynarki wojennej związanych z teorią niewidzialności jest Eksperyment filadelfijski z 2012 roku, reżyserii Paula Zillera. Samo faktyczne odbycie się opisywanych badań nigdy nie zostało potwierdzone przez historyków ani naukowców, stąd też jego sensacyjny wydźwięk budzi rozmaite emocje. Jedno jest pewne – teleportacja stanowi czołową tematykę w nurcie science fiction.

Czy można powiedzieć, że jesteśmy o krok od wynalezienia teleportera? Z jednej strony badania prowadzą nieuchronnie do odkrycia metody teleportacji całych organizmów, a drugiej jednak wciąż nie znamy odpowiedzi na najistotniejsze, nurtujące nas pytania o bezpieczeństwo takich operacji. Biorąc pod uwagę szybki rozwój naukowy i technologiczny, być może będziemy w stanie korzystać z teleportów szybciej, niż osiedlimy się na innej planecie. Wszystko przed nami – najbliższa przyszłość przyniesie więcej rozwiązań związanych z fizyką kwantową, niż możemy sobie wyobrazić. I na tym właśnie polega magia nauki. 

3
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.