Bertentangan dengan undang-undang mekanik klasik, kita telah belajar untuk menghantar maklumat lebih cepat daripada kelajuan cahaya. RIA Novosti mengetahui bagaimana qubit bertukar data dan mengapa mustahil untuk teleport objek material.
Dunia kuantum yang misteri
Di dunia kuantum, maklumat diukur dalam qubit. Tidak seperti bit klasik, mereka mampu tinggal serentak dalam dua keadaan - sifar logik dan satu - sehingga ia diukur, atau lebih tepatnya, maklumat dibaca.
Peranan qubit dimainkan oleh atom buatan dengan dua tahap tenaga. Sekiranya atom berada di tahap tenaga yang lebih rendah, keadaan sistem adalah sifar logik, di bahagian atas adalah yang logik. Secara fizikal, qubit dapat diwujudkan dalam foton, molekul, ion, atom, titik kuantum - dalam semua perkara yang memancarkan dan menyerap kuanta tenaga elektromagnetik. Sebagai contoh, qubit superkonduktor adalah litar elektrik yang terbuat dari lapisan logam nipis yang disejukkan ke suhu ultra rendah, di mana pasangan terowong elektron melalui lapisan penebat nipis.
Oleh kerana kita bercakap mengenai dunia kuantum, mustahil untuk mengatakan dalam keadaan apa elektron dalam qubit pada setiap saat. Ini membuka peluang untuk teleportasi - penghantaran sesuatu di ruang angkasa.
“Teleportasi kuantum memerlukan tiga qubit superposisi. Katakanlah kita perlu memindahkan maklumat dari elemen pertama ke elemen ketiga, dan mereka tidak boleh berinteraksi, iaitu tidak boleh dekat. Kemudian qubit ketiga dan kedua terjerat menggunakan operasi logik - keadaannya menjadi saling bergantung, dan mereka sendiri disebut terjerat. Dan jika keadaan salah satu daripadanya diukur, maka keadaan kedua secara automatik akan berlawanan. Ia seperti melemparkan bola hitam dan putih ke dalam kotak, dan kemudian mengeluarkannya secara rawak: warna yang kedua akan diketahui dengan kemungkinan 100%, kata Ilya Besedin, jurutera di Makmal Metamaterial Superconducting di NUST MISIS.
Kemudian qubit kedua mesti berinteraksi dengan yang pertama. Ada dua cara utama untuk membuat mereka "berbual". Pertama, frekuensi resonan satu atom diubah sehingga bertepatan dengan frekuensi yang lain, selepas itu pengujaan dari satu ke yang lain melalui medan elektrik. Pilihan kedua ialah sistem terkena radiasi gelombang mikro sehingga pekali penyerapan satu atom bergantung pada keadaan yang lain. Setelah qubit "bercakap", keadaan mereka dibaca.
Video promosi:
Sebenarnya, pada masa ini, qubit berubah menjadi bit klasik dengan maklumat yang diketahui. Kemudian operasi logik dilakukan pada qubit ketiga, dan ternyata berada dalam keadaan pertama. Ingatlah bahawa qubit pertama dan ketiga tidak pernah berinteraksi, kecuali "komunikasi" tidak langsung melalui qubit kedua. Sebagai tambahan, yang ketiga bersentuhan dengan yang kedua sebelum dia bertukar maklumat dengan yang pertama.
Keliru? Kemudian bayangkan bahawa anda mendapat A untuk peperiksaan dan berkongsi kegembiraan anda dengan ayah anda. Kemudian mereka pergi ke ibu saya dan memberitahunya perkara yang sama. Dan dia memberitahu anda bahawa dia menggaru kereta. Dan selepas perbualan anda, ayah dengan cara yang tidak diketahui akan mengetahui masalah ini. Sungguh sukar untuk memahami mekanik kuantum - lebih baik hanya mematuhi undang-undangnya.
Anda tidak boleh berdebat dengan teori relativiti
Dengan bantuan teleportasi kuantum, maklumat dapat dihantar melalui jarak jauh. Sejauh ini catatan itu dimiliki oleh saintis China, yang mengirim data dari Bumi ke satelit sejauh 1400 kilometer. Lebih-lebih lagi, para qubit menukar data dengan serta-merta, bahkan lebih pantas daripada kelajuan cahaya.
Para saintis telah mengesahkannya dengan mengukur secara bersamaan keadaan dua qubit terjerat di lokasi yang berbeza. Ternyata mereka benar-benar "merasakan" perubahan satu sama lain lebih cepat daripada pergerakan cahaya.
Untuk mengekstrak maklumat dari qubit, ia mesti disahkod menggunakan bit klasik, kadar penghantarannya tidak boleh melebihi kelajuan cahaya. Oleh itu, walaupun dunia kuantum memberikan peluang yang luar biasa, orang-orang, kerana sifat klasik mereka, kadang-kadang tidak dapat memanfaatkannya sepenuhnya.
Tetapi teleportasi kuantum sangat sesuai untuk penghantaran data yang dienkripsi. Sudah tentu, maklumat juga dapat dienkripsi menggunakan algoritma klasik. Tetapi kaedah ini mempunyai kelemahan: pertukaran kunci. Dengan kekuatan pengkomputeran yang mencukupi, enkripsi yang dipintas selalu dapat dibaca,”kata pakar.
Dan protokol berdasarkan teleportasi kuantum membolehkan anda membuktikan secara matematik bahawa garis kuantum tidak diketuk. Sebaik sahaja orang luar menghubungkannya, kualiti pemindahan keadaan kuantum merosot dengan ketara, tanpa mengira peralatan teknikal keropok. Dan kedua-dua pihak segera mengetahui bahawa perbualan mereka tidak lagi bersifat peribadi.
Tidak akan ada teleport?
Untuk berkongsi video lucu dengan rakan, anda memerlukan komputer atau telefon pintar. Begitu juga dengan teleportasi data antara qubit: untuk memindahkan keadaan, anda memerlukan qubit pemancar dan qubit penerima, yang sudah berada di tempat yang tepat. Maksudnya, sebelum mengirim data, anda perlu memindahkan objek secara fizikal yang akan menerimanya. Dan sejauh ini kita dapat melakukan ini hanya dengan cara klasik: di sepanjang lintasan terkenal - dari titik "A" hingga titik "B". Dan tidak semestinya seketika.
Dan bagaimana dengan teleportasi objek material secara keseluruhan - sebagai contoh, seseorang? Bagaimanapun, dalam analisis akhir, jirim terdiri daripada atom, iaitu sistem kuantum di mana maklumat dapat dihantar. Untuk melakukan ini, anda perlu menghantar data mengenai semua atom badan ke atom lain yang berada di tempat lain, dan dengan itu mencipta semula seseorang.
Tetapi untuk setiap tindakan pemindahan, peralatan teknikal yang kompleks diperlukan. Seseorang dengan berat sekitar 70 kilogram mengandungi 6.7 * 1027 atom. Sangat sukar untuk menghantar maklumat mengenai semua zarah dengan ketepatan 100% - dan pada masa ini tidak dapat dilaksanakan secara teknikal. Namun, teleportasi objek material terlalu menarik untuk ditolak.
