Есть только одна загвоздка: каждый атом в вашем теле будет полностью разобран на квантовом уровне, в результате чего ваше первоначальное тело будет полностью разрушено.
Ученые впервые показали, что телепортация возможна, еще в 1993 году, когда команда из IBM опубликовала в журнале Physical Review Letters статью о телепортации квантового состояния, а не просто объекта. Пять лет спустя физики из Калифорнийского технологического института и Уэльского университета в Великобритании воплотили теорию в жизнь, телепортировав фотон (частицу, переносящую свет) через метр коаксиального кабеля - тип линии передачи, обычно используемой для подключения спутниковых сигналов или широкополосного интернета.
Подобно летающим автомобилям и путешествиям во времени, эта способность мгновенно перемещать что-либо через физическое пространство глубоко притягательна, даже если кажется невозможной. Но ученые убеждены, что прорыв в технологии квантовых вычислений может сделать телепортацию реальностью.
До сих пор наиболее продвинутые эксперименты по телепортации основывались на фотонах, но уже в 2020 году ученые обнаружили, что вместо них можно телепортировать электроны, которые могут сохранять свое квантовое состояние в течение более длительных периодов времени.
Так будет ли следующим этапом телепортация более сложной материи? Если мы можем мгновенно перемещать частицы света и электроны из точки А в точку Б, то сможем ли мы телепортировать целые атомы, молекулы, живые клетки и, в конце концов, какого-нибудь отважного подопытного человека? И, пожалуй, самое главное: даже если мы найдем способ телепортировать целых людей. ...стоит ли?
В конце концов, нет никаких гарантий, что все частицы внутри вашего тела, будучи собранными по месту назначения, сложатся в одного полностью неповрежденного, принципиально неизменного вас.
Квантовые вычисления основаны на странной науке о квантовой запутанности, которая не имеет ничего общего с нашим повседневным опытом ньютоновской механики - массой, силой и связанными с ними эффектами. Запутанность относится к области квантовой механики, где материя и энергия в субатомном масштабе ведут себя причудливым образом. Состояние физических свойств между запутанными частицами - положение, импульс, спин или поляризация - передается от одной частицы к другой, казалось бы, по волшебству и независимо от расстояния между ними.
Этот призрачный природный принцип имеет очень интересное реальное применение в квантовых вычислениях. В то время как современные компьютеры основаны на электронных битах, которые имеют одно из двух состояний (1 или 0), квантовые вычисления работают на кубитах, или квантовых битах, которые существуют в двух состояниях одновременно. Это называется когерентной суперпозицией.
Один кубит может выполнять два вычисления одновременно, просто потому что он существует в обоих состояниях суперпозиции. Если связать эти кубиты вместе с помощью квантовой запутанности, то вычислительная мощность возрастет в геометрической прогрессии; современные квантовые компьютеры способны обрабатывать огромные нагрузки гораздо быстрее. В одном из примеров, опубликованном в 2019 году исследовании Google, говорится, что определенный расчет может быть выполнен квантовой схемой примерно за 200 секунд, а самому быстрому из существующих суперкомпьютеров на это потребуется 10 000 лет.
Это делает квантовые вычисления единственным направлением практических исследований запутанности - и, следовательно, инструментом для развития техники телепортации.
Среди множества разработок в области технологии телепортации, сделанных в 1990-х годах, ученые из Инсбрукского университета в Австрии и Национального института стандартов и технологий США в 2002 году осуществили телепортацию частиц с помощью квантовой запутанности. Впервые телепортация была осуществлена без прямой связи между исходной и конечной частицей. В 2016 году физики из Университета Калгари (Канада) телепортировали частицу на шесть километров (или чуть меньше четырех миль) по городским оптоволоконным кабелям передачи данных. Годом позже ученые из Китая телепортировали фотон с Земли на спутник, находящийся на орбите на высоте 186 миль.
Возможно, самая важная веха произошла в 2012 году, когда исследователи из Венского университета в Австрии и Австрийской академии наук телепортировали фотоны между двумя массивами суши на Канарских островах в Испании - через открытый воздух. Вместо того чтобы транспортировать частицы по кабелю или другой фиксированной среде от источника к месту назначения, эта команда обошла стороной технологию переноса. Их достижение ближе к тому, как мы представляем себе телепортацию в научной фантастике.
Однако вместо этого ученые могли бы основывать науку о телепортации на таинственной силе, которая удерживает физические состояния разрозненных и удаленных друг от друга частиц в синхронном состоянии. По словам космолога и физика-теоретика Пола Дэвиса, доктора философии, директора Центра фундаментальных концепций в науке Beyond при Университете штата Аризона, это позволит двум фотонам формировать единое квантовое состояние, даже если они находятся на значительном расстоянии друг от друга.
«Это означает, что результаты измерений, проведенных независимо для каждого фотона, коррелируют таким образом, который невозможен для классических пар объектов, таких как лево- и правосторонние перчатки», - объясняет он.
Представьте себе три частицы: A, B и C. Предположим, B и C запутаны, а частица A обладает физическим свойством - например, движением или энергией, - которое вы хотите телепортировать частице C. Сначала вы запутываете A с B, а затем измеряете обе частицы. Вы отправляете результаты измерений частице С - и обнаруживаете, что свойство, которое вы установили у частицы А, теперь относится к частице С. Это произошло без того, чтобы частицы А и С когда-либо контактировали или непосредственно влияли друг на друга. Другими словами, А была телепортирована в С, что свидетельствует о переносе квантовых состояний между частицами. Эйнштейн назвал такие эффекты «жутким действием на расстоянии».
На данный момент ученые еще не определили идеальный механизм передачи квантового состояния. До сих пор исследователи использовали как коаксиальные, так и оптоволоконные кабели, и даже экспериментировали с отсутствием среды передачи, как в эксперименте на Канарских островах в 2012 году. Может быть, лучшим вариантом будет импульс света или, возможно, радиоволны? Может ли телепортация работать только в вакууме космоса?
Секрет связи между запутанными частицами может заключаться в волновой функции между ними, считают исследователи. Такие частицы имеют фазы, как волны в океане, с амплитудой, длиной волны и частотой.
Еще более странный эффект запутанной квантовой информации, над которым ученым предстоит работать, заключается в том, что, когда квантовое состояние применяется к запутанной частице, квантовое состояние исходной частицы спонтанно разрушается. По словам Дэвиса, «эффект заключается в необратимом „схлопывании“ волновой функции в один конкретный исход» из набора вероятностей. «Существует множество ответов [на вопрос, как решить эту проблему], но единого мнения нет», - добавляет он.
Может ли это означать, что оригинальная копия того, что вы только что перевезли, на самом деле уничтожена? Этот вопрос все еще находится на рассмотрении, и это делает телепортацию людей несомненно чреватой этическими проблемами.
В настоящее время этот священный Грааль телепортации- телепортация целых людей из одного места в другое - пока невозможен. В человеческом теле насчитывается около 10^27 атомов. Каждый из них состоит из электронов, протонов и нейтронов. Каждая из этих субатомных единиц состоит из более мелких частей, таких как кварки или мюоны, и каждая из них имеет свое собственное квантовое состояние. Представьте себе, какое колоссальное количество квантовых состояний нам придется вычислить, чтобы отправить все ваше физическое существо в точку Б и собрать вас точно в таком же виде, в каком вы существуете в точке А.
До того как мы узнали, на что способна квантовая механика, большинство писателей-фантастов атомного века предполагали, что сама материя будет распадаться на части, перевозиться куда-то и собираться вновь. Однако квантовая запутанность показала нам, что вы не переносите в буквальном смысле саму материю - вместо этого вы переносите информацию о ней, которая характеризует квантовое состояние, говорит Дэвис.
И, как утверждают многие ученые (в том числе и Дэвис), информация, а не материя, должна определять жизнь. Атомы внутри вас такие же, как в камне или резиновом мяче, - разница лишь в количестве и расположении частиц, что определяет их химическое взаимодействие.
Если мы когда-нибудь преодолеем препятствие в виде вычислительной мощности - а это возможно благодаря скачку в технологии квантовых вычислений, - может быть, телепортировать вас будет так же просто, как сделать квантовое сканирование вашего тела и отправить его, как вложение в электронное письмо? Принцип неопределенности не позволяет нам знать одновременно скорость и положение частицы, поэтому, как бы тщательно вы ни сканировали квантовое состояние каждой частицы в вашем теле, вы никогда не достигнете 100-процентной точности.
Что могут означать такие ошибки сигнала для квантовой копии? Может быть, ваше телепортированное «я» прибудет без единой царапины, и только когда вы в следующий раз сядете ужинать, вы обнаружите, что любите брокколи, хотя раньше ее ненавидели. Или же потеря верности телепортированного «я» может быть более серьезной - вплоть до катастрофы - во время восстановления вашего тела.
Дорогой читатель, подписывайся на канал и жми на "колокольчик" чтобы не пропускать новые статьи!