Да се придвижиш моментално: какво представлява телепортацията и къде се използва тя в момента

Какво представлява телепортацията, какви фейк новини съществуват по неин повод, как работи квантовата телепортация и къде се използва тя в момента?

Какво представлява телепортацията

Телепортацията като термин се използва за описание на хипотетично мигновено преместване на обект на всякакво разстояние със скорост по-голяма от скоростта на светлината. Той за пръв път е въведен в употреба от американския публицист, изследовател на „непознатото“ Чарлз Хой след публикуването през 1931 година на книгата за парапсихология и свръхестествени явления „Вулканите на небесата“. Интересноте е, че тогава това понятие е нямало нищо общо с науката.

Когато ние мислим за начините за телепортация, първото, което ни идва в главата са червоядините (червейни дупки или пространствено-времеви тунели), които не си противоречат с теорията на относителността. Съгласно нея, нашата Вселена се изкривява в четвъртото си пространствено измерение и в някои места са възможни гранични зони, където пространствата са отдалечени едни от други, но се приближават много близко едно към друго през четвъртото измерение. При определени условия две различни точки на тримерното пространство могат да се слеят в една през това допълнително измерение, образувайки подобие на тунел. Влизащият в него се премества мигновено на милиарди светлинни години. Това може да ни се струва достатъчно примамливо, но за да не бъде „размазан“ човек в този пространствен тунел неговите стени трябва да се укрепят със специална материя, която да го държи в стабилно състояние. Както може да се предположи, ние нито разполагаме с такава материя, нито сме наблюдавали в реалния свят червоядина.

Вторият начин за телепортиране е квантовата телепортация. Тя е доказана от създателя на теорията на относителността Алберт Айнщайн, но той многократно се е опитвал да опровергае нейното възможно съществуване.

Квантовата телепортация означава мигновено предаването на определено състояние от една частица на друга, независимо от това колко далеч се намират те една от друга. Задължително условие за да се случи квантова телепортация се явява наличието на набор от еднакви атоми в точката на изпращане на състоянието и в точката на негово получаване, тоест квантовата телепортация няма нищо общо с материалното преместване на обекта.

Айнщайн е открил това явление през 1935 година съвместно с физиците Борис Подолски и Натан Розен. Учените са доказали, че състоянията на две частици А и Б, веднъж взаимодействали една с друга и разлетели се в различни посоки след това, зависят една от друга независимо от разстоянието между тях и тази зависимост се проявява мигновено. Например, вие разполагате в пространството две частици А и Б, които веднъж вече са взаимодействали. Освен това знаете.че сумата на техните спинове (моменти на импулса) винаги е равна на нула, като при това спинът на частицата А е насочен нагоре, а спинът на Б – надолу. Колкото и далеч да се разположат тези частици , при промяна на спина на частицата А надолу, спинът на частицата Б мигновено ще се насочи нагоре.

Примери за фейкова и реална телепортация

В света има много примери за телепортация, които всъщност са се оказали фейк новини. Един от най-нашумелите примери за телепортация е този с мравките ата. Това явление е било открито от естествоизпитателя Айвън Сандерсън. Той е провел серия опити, при които е слагал женска особа от насекомото в бункер, като я отбелязвал с червена боя. Когато бункерът бил отворен, мравката оставала в него, но в момента, когато го затваряли, женската изчезвала и учените я намирали на няколко метра от мястото на опита. Но физици така и не успели да потвърдят опитите на естествоизпитателя, а и съвременната наука не допуска възможност за телепортация на макроскопични тела.

Още един подобен пример е телепортацията на американски военен кораб. Съгласно легендата, през 1943 година ВМС на САЩ провели експеримент с есминеца „Елдридж“, който в началото се е намирал в акваторията на американския Норфолк и в същия ден се е „телепортирал“ на 320 километра в акваторията на Филаделфия. Фактът за провеждането на експеримента за телепортация е бил опроверган от ВМС на САЩ, а „мигновеното“ преместване е обяснено с наличието на канал, по който есминецът е можел бързо да се предвижи от единия до другия град.

Но има и реални примери за телепортация, а именно квантова такава, която е доказана и обяснена от физиците. През 1997 година под ръководството на Антон Цайлингер от Инсбрукския университет и Франческо де Мартини от Римския университет е извършена първата експериментална квантова телепортация на поляризационно състояние на фотон, а 7 години по-късно учени от Виенския университет са провели телепортация на фотони на разстояние 600 метра през река Дунав.

Възможна ли е телепортацията?

Отговорът на този основен въпрос е да, но е ограничена от законите на физиката. Въпреки многообещаващото наименование, квантовата телепортация представлява само процедура, в резултат на която получателят в хода на класически съгласуван сеанс за връзка с изпращача може да получи квантовото състояние, което е имал изпращача. При това изходното квантово състояние на изпращача се унищожава. При осъществяването на квантовата телепортация съществуват редица проблеми, които най-често са свързани с несъвършенството на оборудването, което не позволява напълно да се приложи теорията в експериментите. Оттук възникват и ограниченията, например, свързани с разстоянието. И въпреки че различни научни екипи работят активно над усъвършенстването на сегашните експериментални схеми и търсят нови подходи, едва ли в близките няколко години ще има сериозни промени или голям пробив в тази насока. Както казват учените, оборудването може да е „идеално“ само в теоретичните модели.

Що се касае за мигновено преместване на живи същества, то професорът от Университета в Калгари Александър Лвовский обяснява, че теоретичната наука не опровергава възможността за квантова телепортация на човек, тъй като ние самите се състоим от кислород, водород и въглерод с малки добавки от други химически вещества.

„Ако ние съберем нужното количество атоми от необходимите елементи, а след това с помощта на телепортация ги вкараме в състояние, идентично на състоянието с тялото на човек, който трябва да бъде телепортиран, ще се получи именно този човек. Аз разбира се, прекалено много опростявам този въпрос и от телепортацията на човек нас ни отделя цяла вечност. Но същността на въпроса е в това, че идентични квантови частици се срещат навсякъде, а да се вкарат в нужното квантово състояние е изключително сложно“ – споделя той пред руското издание N+1.

Но така или иначе да се телепортира жив човек едва ли някога ще може, тъй като оригиналът при такава телепортация се унищожава.

Перспективите пред телепортацията

Експертите твърдят, че пред квантовата телепортация съществува колосален технологичен потенциал и той е преди всичко в областта на комуникациите и изчислителната техника.

Едно от направленията, които в момента, най-много вълнува физиците е увеличаването на разстоянията за квантова комуникация. Това е особено необходимо за създаването на криптографски ключове, които се използват в интернет свързването и в мобилното банкиране. В момента за изработването на криптографски ключове се използват определени класове математически алгоритми, но такъв способ ще бъде неустойчив при атаки с квантови компютри. Когато се появи квантов компютър с достатъчна мощност, ние няма да можем да използваме сегашното поколение от математически алгоритми, но пък квантовото разпределение на ключовете ще бъде напълно устойчиво.

Едно от ограниченията за използване на квантовото разпределение на ключовете е разстоянието, на който ключът може да бъде предаден. В момента максималното разстояние на разпределянето на ключовете с разумна скорост е около 100 – 200 километра и това е свързано със затихването в канала на предаване на квантовите състояния (например в оптичните влакна), тоест част от фотоните просто се губят. За да се избегне това, са необходими квантови повторители, които могат да бъдат създадени на основата на квантовата телепортация. По този начин квантовата телепортация може да помогне за увеличаване на разстоянията за квантово разпределение на криптографските ключове.

Последното десетилетие беше доста плодотворно в областта на квантовите телепортации. Например, в края на 2019 година изследователи от Бристолския университет във Великобритания и Датския технически университет за пръв път успяха да предадат състояние между два чипа. По думите на учените тези чипове могат да кодират квантовата информация и да я обработват с висока ефективност и ниско ниво на фонов шум. Това ще позволи създаването на по-сложни схеми за квантови изчисления и комуникации.

В момента в света водещи лаборатории, занимаващи се с квантова телепортация, са тази ръководена от Юджийн Ползик в Института Нилс Бор в Копенхаген, екипът на Антон Цайлингер в Австрия, екипът на Михаил Лукин в Харвардския университет и екипът на Цзян Вей Пан в Китай. На последния принадлежи сегашния рекорд за разстояние на квантова телепортация от 1200 километра.