Dunia kuantum sering bertentangan dengan akal sehat. Pemenang Nobel Richard Feynman pernah berkata: "Saya rasa saya boleh mengatakan bahawa tidak ada yang memahami mekanik kuantum." Teleportasi kuantum adalah salah satu fenomena yang aneh dan kelihatan tidak logik.
Pada tahun 2017, para penyelidik dari China menghantar teleport objek ke luar angkasa. Bukan lelaki, bukan anjing, atau bahkan molekul. Itu adalah foton. Atau lebih tepatnya, maklumat yang menerangkan foton tertentu. Tetapi mengapa ini disebut teleportasi?
Intinya adalah bahawa teleportasi kuantum tidak ada hubungannya dengan teleportasi seperti itu. Sebaliknya, ia menjadikan internet mustahil untuk digodam Tetapi sebelum kita membahas masalah ini secara langsung, mari kita bincangkan tentang satu paradoks.
Ahli fizik dan pengarang Teori Relativiti Khas dan Umum, Albert Einstein, menganggap mekanik kuantum sebagai teori yang cacat. Pada tahun 1935, bersama dengan ahli fizik Boris Podolsky dan Nathan Rosen, dia menulis sebuah artikel di mana dia mendefinisikan sebuah paradoks yang menimbulkan keraguan pada hampir semua perkara yang berkaitan dengan mekanik kuantum - paradoks EPR.
Mekanika kuantum adalah sains dari aspek terkecil di alam semesta: atom, elektron, kuark, foton, dan sebagainya. Ia mendedahkan aspek realiti fizikal yang paradoks dan kadang-kadang bertentangan. Salah satu aspek tersebut ialah kenyataan bahawa dengan mengukur zarah, anda "mengubahnya". Fenomena ini akhirnya disebut sebagai kesan pemerhati: tindakan mengukur sesuatu fenomena tidak dapat dipengaruhi.
Penerangan skematik mengenai persediaan eksperimental untuk teleportasi foton ke angkasa lepas / Akademi Sains China.
Selalunya, untuk memerhatikan atom, kita bersinar di atasnya. Foton cahaya ini berinteraksi dengan zarah, sehingga mempengaruhi kedudukannya, momentum sudut, putaran, atau ciri lain. Di dunia kuantum, menggunakan foton untuk memerhatikan atom mirip dengan menggunakan bola boling untuk mengira pin di hujung lorong boling. Akibatnya, mustahil untuk mengetahui dengan tepat semua sifat zarah, kerana dalam proses penyiasatannya, pemerhati mempengaruhi hasilnya.
Kesan pemerhati sering dikelirukan dengan idea bahawa kesedaran entah bagaimana boleh mempengaruhi atau bahkan mewujudkan kenyataan. Sebenarnya, tidak ada yang luar biasa mengenai kesan ini, kerana sama sekali tidak memerlukan kesedaran.
Video promosi:
Foton yang bertembung dengan atom menghasilkan kesan pemerhati yang sama tanpa mengira sama ada mereka bergerak ke arahnya kerana tindakan dari sisi kesedaran manusia atau tidak. Dalam kes ini, "amati" hanyalah untuk berinteraksi.
Kita tidak boleh menjadi pemerhati luar. Dalam sistem kuantum, seseorang selalu mengambil bahagian aktif, mengaburkan hasilnya.
Inilah yang tidak disukai oleh Albert Einstein. Baginya, kekaburan yang melekat ini menunjukkan ketidaklengkapan dalam mekanik kuantum yang perlu dihapuskan. Saintis itu percaya bahawa realiti tidak boleh dipercayai. Inilah yang dimaksudkan oleh ungkapan terkenalnya: "Tuhan tidak bermain dadu dengan Alam Semesta."
Dan tidak ada yang menekankan kelemahan mekanik kuantum lebih daripada paradoks keterlibatan kuantum.
Kadang-kadang, pada skala kuantum, zarah-zarah dapat saling berhubungan sedemikian rupa sehingga mengukur sifat satu zarah langsung mempengaruhi yang lain, tidak kira seberapa jauh jaraknya. Ini adalah keterlibatan kuantum.
Menurut teori relativiti Einstein, tidak ada yang dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya. Namun, keterlibatan kuantum nampaknya melanggar peraturan ini. Sekiranya satu zarah terjerat dengan yang lain, dan kemungkinan perubahan yang berlaku dengan salah satu daripadanya mempengaruhi yang lain, maka mesti ada semacam hubungan antara mereka. Jika tidak, bagaimana mereka boleh mempengaruhi satu sama lain? Tetapi jika ini berlaku dengan serta-merta, walaupun jaraknya jauh, sambungan ini mesti berlaku lebih cepat daripada kelajuan cahaya - oleh itu paradoks EPR sangat.
Sekiranya anda cuba mengukur celah yang dilalui elektron semasa percubaan dengan dua celah, anda tidak akan mendapat corak gangguan. Sebaliknya, elektron tidak akan berkelakuan seperti gelombang, tetapi seperti zarah "klasik".
Einstein menyebut fenomena ini "aksi menyeramkan pada jarak jauh." Seluruh bidang mekanika kuantum sepertinya tipis seperti keterlibatan kuantum. Sehingga akhir hayatnya, ahli fizik itu tidak berjaya "memperbaiki" teori itu, tetapi tidak ada yang menghasilkannya. Tidak ada yang boleh diperbaiki.
Selepas kematian Einstein, terbukti berulang kali bahawa mekanik kuantum betul dan berfungsi, walaupun sering bertentangan dengan akal sehat. Para saintis telah mengesahkan bahawa paradoks keterlibatan kuantum adalah fenomena yang nyata, dan secara umum ia bukan paradoks. Walaupun keterlibatan berlaku seketika, tidak ada maklumat yang dapat ditransfer antara zarah lebih cepat daripada kelajuan cahaya.
Bagaimana semua ini berkaitan dengan teleportasi kuantum? Mari kembali ke topik kami. Faktanya ialah dengan cara ini maklumat masih dapat dipindahkan. Inilah yang dilakukan oleh penyelidik dari China pada tahun 2017. Walaupun disebut "teleportasi", sebenarnya, para saintis telah melakukan pemindahan maklumat antara dua foton yang terjerat.
Apabila sinar laser diarahkan melalui kristal khas, foton yang dipancarkan olehnya terjerat. Oleh itu, apabila satu foton diukur dalam pasangan yang terjerat, keadaan yang lain segera diketahui. Sekiranya anda menggunakan keadaan kuantum mereka sebagai pembawa isyarat, maka maklumat dapat dipindahkan antara dua foton. Ini pernah dilakukan sebelumnya di makmal di seluruh dunia, tetapi belum pernah terjadi proses ini pada jarak yang begitu jauh.
Penyelidik China telah menghantar foton yang terjerat ke satelit 1.400 kilometer di atas Bumi. Mereka kemudian membelitkan foton yang tersisa di planet ini dengan foton ketiga, yang memungkinkannya untuk menghantar keadaan kuantumnya ke foton di satelit, sehingga dengan berkesan menyalin foton ketiga di orbit. Walau bagaimanapun, foton ketiga tidak dipindahkan secara fizikal ke satelit. Hanya maklumat mengenai keadaan kuantumnya yang dihantar dan dipulihkan.
Jadi itu bukan teleportasi gaya Trek Star. Tetapi kejayaan terbesar dalam eksperimen ini bukanlah teleportasi, tetapi komunikasi.
Internet kuantum berdasarkan zarah-zarah yang terjerat hampir mustahil untuk digodam. Dan semua terima kasih kepada kesan pemerhati.
Sekiranya seseorang cuba memintas salah satu transmisi kuantum ini, pada hakikatnya, ia akan menjadi usaha untuk memerhatikan zarah tersebut, yang - seperti yang sudah kita ketahui - akan mengubahnya. Transmisi yang dikompromikan akan segera terlihat, kerana zarah-zarah akan berhenti terjerat atau transmisi akan hancur sepenuhnya.
Quantum Internet akan menjadi rangkaian komunikasi hampir 100% selamat. Tanpa akses ke zarah-zarah yang terjerat, tidak ada yang dapat meretasnya. Dan jika seseorang mendapat akses ke salah satu zarah yang terjerat, mereka akan segera menyedarinya, kerana zarah itu akan hilang, yang bermaksud bahawa Internet akan berhenti berfungsi. Ini adalah bagaimana ia lebih berguna daripada peranti teleportasi foton.
Para penyelidik harus membuat lebih dari satu juta usaha untuk berjaya melibatkan lebih dari 900 zarah. Oleh kerana foton mesti melalui atmosfera kita, ada kemungkinan besar mereka akan berinteraksi dengan zarah-zarah lain, oleh itu, akan "diperhatikan", menghilangkan ikatan dan menyelesaikan penghantaran.
Teleportasi kuantum kehilangan semua maklumat mengenai zarah asal, tetapi membuat salinan yang serupa di hujung yang lain / & copy; Jim Al-Khalili / Semasa teleportasi kuantum, semua maklumat mengenai zarah asal hilang, tetapi salinan serupa dibuat di hujung yang lain / Jim Al-Khalili.
Adakah suatu hari nanti - suatu masa akan datang - akan menggunakan teknik yang sama untuk meneleport objek besar atau bahkan orang? Secara teori, ya. Ini akan melibatkan setiap zarah dalam badan dengan jumlah zarah yang sama di tempat tujuan. Setiap keadaan dan kedudukan semua zarah anda perlu diimbas dan dipindahkan ke lokasi lain. Zarah-zarah yang ditunggu akan terjerat dan menerima maklumat yang disampaikan kepada mereka, dengan serta-merta menganggap keadaan yang serupa dengan zarah asalnya. Ini pada dasarnya adalah perkara yang sama yang berlaku pada foton dalam eksperimen Cina. Satu-satunya perbezaan adalah bahawa ia adalah mengenai setiap zarah di dalam badan anda.
Namun, anda tidak boleh terlalu gembira. Teleportasi juga tertakluk kepada kesan pemerhati. Proses pengimbasan yang mengukur semua zarah anda akan mengubah semuanya secara serta-merta. Ada kemungkinan perubahan yang tidak menyenangkan bagi anda, anda akan berubah menjadi lendir kuantum yang tidak dikenali. Anda akan berhenti wujud pada titik asal dan muncul di tempat lain - sama persis, tetapi dengan sekumpulan zarah baru. Tetapi sama ada anda tetap menjadi diri sendiri atau tidak adalah persoalan yang sama sekali berbeza.
Vladimir Guillen
