Je li teleportacija znanstveno moguća? Hoćemo li uskoro moći putovati svjetovima gotovo trenutno? Danas ćemo pokušati reći što je novo na ovom području.
Teleportacija je ljudski san od postanka svijeta. Osoba se želi odmah kretati u prostoru, putovati, a da ne gubi vrijeme na naporna putovanja na velike udaljenosti. Ova tema odavno je prisutna u mnogim djelima pop kulture, ali je još uvijek predmet istraživanja. Iako je, još 2004. godine, čak i registriran patent o "sustavu teleportacije cijelog tijela", već postoje prvi uspjesi u istraživanju teleportacije, ali oni dokazuju da neće biti nimalo ono što očekujemo od ove tehnologije.
Zašto tema teleportacije toliko uzburkava maštu čovječanstva? Kada bismo pravili listu najpoželjnijih tehnologija na svijetu, teleportacija bi bila na prvom mjestu. Zamislite samo koliko bismo problema riješili da se možemo kretati s jednog mjesta na drugo. Nažalost, mnogo je pokazatelja da nam je teleportacija u obliku u kakvom bismo željeli, barem za sada, nedostižna. No, to ne znači da teleportacija uopće nije moguća. Ona samo izgleda drugačije nego što zamišljamo.
Ne može se govoriti o teleportaciji bez kratkog uvoda u osnove kvantne fizike. A to, zauzvrat, mnoge ljude može obeshrabriti da dalje čitaju članak. Ali vjerujte, nećemo previše ulaziti u te sirotinjske četvrti, već ćemo pokušati površno, jednostavnim riječima i jasnim primjerima, objasniti princip teleportacije. Pokušajmo odmah objasniti kako to može funkcionirati. Ali zašto kažem točno "kako sada radi"? Događa li se to već? Da, dame i gospodo, prvi ozbiljniji koraci već su učinjeni. Međutim, znanstvenici su uspjeli teleportirati ne osobu, opremu ili materijale, već informaciju. Jesmo li vas uspjeli zaintrigirati? Čitajte dalje za isto.
Napredak u istraživanju teleportacije
Svi znaju što je teleportacija, ali ne znaju svi da je već napravljeno nekoliko koraka u njenom razvoju. I prošlo je dosta vremena otkako se Einstein bavio ovim pitanjem. Znanstvenici su već otkrili da sve počinje na razini mikroskale, odnosno na razini kvantnih čestica. Kada su se ove kvantne čestice počele proučavati, primijećeno je njihovo čudno ponašanje. Sam proces njihove interakcije bio je potpuno drugačiji od svega što se može vidjeti golim okom u makro mjerilu. Pokazalo se da kvantni čestice mogu biti na dva mjesta odjednom. Znanstvenici to nazivaju principom superpozicije. Međutim, superpozicija se događa samo kada čestice ne djeluju jedna na drugu, odnosno ništa im se ne događa. Kada miruju, govorimo o tzv. kolapsu vala vjerojatnosti. Shvaćam da je mnogima od vas sve ovo teško razumjeti. Ovo stanje najlakše je ilustrirati uz pomoć računalnih bitova. Kao što znate, oni rade u binarnom sustavu, odnosno mogu biti nula ili jedan. A kubiti (kvantni bitovi) mogu biti i "nula" i "jedan" u isto vrijeme - sve dok se val vjerojatnosti ne sruši.
Einstein je uspio otkriti ono što je nazvao "fantomskom interakcijom na daljinu". U tijeku njegovog istraživanja pokazalo se da se obične čestice mogu ispreplesti na kvantnoj razini. Ne ulazeći u detalje, reći ću da se takve dvije čestice mogu spariti, iako imaju različita svojstva (na primjer, impuls). I sada je najzanimljivije da se nakon uparivanja mijenjaju svojstva jedne od njih, istovremeno mijenjajući svojstva druge čestice. Bez obzira na udaljenost! A upravo na tome danas radi teleportacija. Ako pokušate to opisati jednostavnim riječima, naravno, jer što dalje u šumu...
Znanstvenici su u laboratorijima uspjeli prenijeti stanje čestice iz točke A u točku B, ali time se ne prenose nikakve specifične informacije o toj čestici. Zašto? Glavni problem je što, na temelju trenutnog stanja istraživanja, obje strane ne mogu utvrditi te početne informacije, odnosno znanstvenici ne mogu utvrditi što je bilo prvo, a što potom. Skoro kao kokoš i jaje. U ovoj fazi vrijedi istaknuti ove pojmove. Pokazalo se da je informacija nešto mnogo kompliciranije od ponašanja same čestice.
I to je glavno ograničenje u razvoju tehnologije teleportacije, koja ujedno baca svjetlo na ono što se može postići u budućnosti, a što se vjerojatno ne može postići. Sažmimo. Trenutačno smo u mogućnosti "spariti" čestice jedne s drugima na kvantnoj razini. Možemo prenijeti stanje čestica iz točke A u točku B, ali ne prenosimo potrebne informacije. Nemamo tehnološke mogućnosti da razvijemo poseban kanal koji bi prenosio te informacije brzinom svjetlosti. Na Zemlji informacije prenosimo radio kanalima ili optičkim vlaknima, ali to je potpuno drugačija razina.
Pročitajte također: O kvantnim računalima jednostavnim riječima
Trik s novčićem
Pa zašto ne teleportiramo informacije u velikoj mjeri kada se čini da smo ovladali tehnologijom? Pa nije sve tako jednostavno kao što se čini. Ne kontroliramo u potpunosti kakvo ćemo kvantno stanje (a time ni rezultat teleportacije) imati. Kako bi to objasnili, znanstvenici se koriste primjerom novčića.
Imamo dva novčića upletena u kvantnu dimenziju. Svaka može imati jedno od dva stanja - avers ili revers, jedno ide pošiljatelju, drugo primatelju. Nakon zapleta, ako prvi pokazuje na avers, i drugi mora biti okrenut na avers. Na sreću ili na žalost, tako to manje-više funkcionira u kvantnoj fizici. Znajući to, pošiljatelj počinje vrtjeti prvi novčić i istovremeno se novčić okreće onome kome je poslan. Dok se novčić vrti, nitko ne zna ishod. Ni pošiljatelj ni primatelj. Sve dok se pošiljateljev novčić ne zaustavi, on ne zna koju informaciju zapravo šalje primatelju. Ukratko, šaljemo "nešto", ali zapravo ne znamo što. Dok se ne pošalje, informacija ostaje u superpoziciji.
Ovo ograničenje onemogućuje slanje određenih informacija u ovoj fazi razvoja, jer pošiljatelj ne može odrediti hoćemo li primiti ono što je namjeravao poslati. Dakle, ne postoji prijenosni kanal koji provjerava informacije s obje strane. Tu bi nam mogla pomoći kvantna računala, ali ona se tek pojavljuju i zasad su dosta primitivna. O njima ćemo danas govoriti.
Pročitajte također: Blockchains budućnosti: Budućnost industrije kriptovaluta jednostavnim riječima
Je li ljudska teleportacija uopće moguća?
Tu dolazimo do za mnoge najvažnijeg pitanja. Dakle, možemo li uopće razmišljati o teleportiranju ljudi ili drugih organizama na temelju današnje stvarnosti? Pa, vjerojatno ne postoji niti jedna osoba na Zemlji koja bi mogla nedvosmisleno odgovoriti na ovo pitanje. No, gledajući smjer razvoja, osobno smatram da to za sada treba zaboraviti. Zašto?
Imajte na umu da kada govorimo o teleportaciji, uvijek govorimo o prijenosu stanja čestica. Dakle, ova čestica mora biti u nekom "definiranom" stanju. U međuvremenu, ljudski se mozak mijenja svake mikrosekunde. Milijarde sinapsi, elektrona, impulsa – taj proces gotovo je nemoguće zaustaviti. Može se činiti da je mozak mjesto gdje se pohranjuju informacije primljene iz okoline. Tada bi možda bilo moguće teleportirati osobu s tom informacijom, ali to sigurno ne bi bila ista osoba s istim mozgom kao kad je napravljen “potez”. Uostalom, samo stanje je svojevrsni zapis, au slučaju našeg živčanog centra ne postoji niti početno "stanje". Osim ako ne govorimo o vidovnjaku.
Naravno, ovo su samo nagađanja i pretpostavke, jer u ovom trenutku nitko ne može jasno predvidjeti što donosi budućnost. Međutim, trenutni smjer istraživanja i razvoja tehnologija teleportacije čini nam da shvatimo da ćemo ići u drugom smjeru.
Je li budućnost teleportacije povezana s kvantnim računalima?
Dakle, postoji li budućnost u teleportaciji i koja je? Još jedan pomak u ovoj temi dogodio se 2019. Kao što smo već spomenuli, teleportacija kvantnog stanja teoretski je moguća na bilo koju udaljenost. Samo teoretski, jer još nije do kraja istraženo, ali sama činjenica kretanja čestice na udaljenosti većoj od 500 kilometara to može dokazati. Također znamo da je daleko najsloženija jedinica informacija najmanji qubit (tj. dobro poznati "bit" u superpoziciji).
Unatoč tome, zbog kolapsa vala vjerojatnosti tijekom promatranja, do sada smo se uspjeli teleportirati u stanje 0 ili 1, i ništa više. Prije nekog vremena dva neovisna tima znanstvenika uspjela su poslati superpoziciju triju stanja u isto vrijeme koju su nazvali cutter. No, nije u potpunosti uspio, no sam pokušaj dobro pokazuje da znanstvenici nisu zaboravili na teleportaciju. Što to znači za nas? Ukratko, to znači da jako sporo, ali ipak povećavamo snagu, što bi u budućnosti moglo dovesti do prvog potpunog prijenosa informacija.
Krajem 2019. situacija je postala još zanimljivija. Tim znanstvenika iz Züricha uspio teleportirati količina podataka. 10000 kvantnih bitova (qubits) prebačeno je između neovisno operativnih računalnih sustava u jednoj sekundi. Napravili su računalni čip s elektronikom veličine tri mikrona. Dva su bila odašiljači dok je treći bio prijemnik. Zapleteni elektroni na temperaturama blizu apsolutne nule značili su da se podaci poslani odašiljaču također pojavljuju u prijemniku, tj. prema principima kvantne fizike. I zašto govorimo o teleportaciji, a ne samo o prijenosu podataka? Pa, zato što nije bilo žice ili drugog označenog puta između sustava.
Vjerujem da sva gore navedena pitanja stvaraju prilično pesimističnu verziju događaja, koja će zauzvrat odražavati vaš entuzijazam za tu temu. Ali nije vrijeme za paniku i gubitak interesa za temu teleportacije. Znanost ne stoji mirno. S razvojem istraživanja teleportacije stanja kvantnih čestica konačno se počela pojavljivati oprema u obliku kvantnih računala. "Kakve to veze ima s našom temom?" - pitaš. Pa, uz njihovu pomoć želimo postići stvaranje zasebnog kvantnog kanala. Zahvaljujući tome bit će moguće teleportirati informacije, umjesto slanja, kao do sada, uz pomoć optičkih vlakana, između ostalog (naravno, govorimo o "tradicionalnoj distribuciji", a ne o kvantnim česticama) . Da - ovo je način navodnog utjecaja "pošiljatelja kovanice" na rezultat njegove cirkulacije na kovanici primatelja.
Rad takvih računala je zanimljivo opisati, ako se razumije da se kvantno računalo ne može usporediti s običnim stolnim računalom. To je sve isto kao da je žarulja sa žarnom niti samo "jača svijeća". To su potpuno različite tehnologije koje nisu ni slične jedna drugoj. I kao što moderna računala rade s dva stanja u binarnom sustavu (0 i 1), kvantna računala mogu raditi sa stanjima koja su u superpoziciji. Tako, na primjer, mogu biti 60% nula i 40% jedan u isto vrijeme. To zvuči komplicirano, pa prijeđimo na drugi primjer.
S računalom se igramo "avers ili revers" (već sam spomenuo da je to omiljeni primjer znanstvenika kada objašnjavaju kvantna stanja). Avers je standardno na stolu. U prvom krugu računalo može baciti novčić ili ga ostaviti nepromijenjenim, ali ne znamo ishod konačne odluke. Onda dobijemo istu priliku, a ni računalo ne zna rezultat. Nakon nekoliko krugova provjerava se stanje novčića. Ako se avers promijenio, računalo pobjeđuje, u protivnom mi pobjeđujemo. To nam daje točno 50% šanse za pobjedu.
Ako igramo istu igru s kvantnim računalom, računalo će u osnovi dobiti 100% šanse za pobjedu (u studiji je pobijedilo 97% u više od 300 različitih igara, preostalih 3% je vjerojatno… zbog sistemske greške). Ali kako je to moguće? Zamislite da svaki krug računalo zadrži svoju superpoziciju, jer ga ne vidi niti jedan promatrač (nitko iz okoline, uključujući i nas). U isto vrijeme, stroj odlučuje 30% u korist aversa i 70% u korist napuštanja trenutnog stanja, u sljedećem krugu bira drugo. Ali najvažnije je da kvantno računalo uvijek bira dva različita stanja (kada biramo samo jedno). Na samom kraju igre, kada se otkrije ishod, val vjerojatnosti se prekida i... on pobjeđuje.
Vara li nas kvantno računalo? Ne! Znam da je to teško razumjeti, ali zamislite da tijekom tih nekoliko krugova računalo u jednu zdjelu ulije dva različita soka u različitim omjerima, a na samom kraju odvoji obje komponente smjese, doslovno "nadilazeći" vjerojatnost i uvijek čineći pravi izbor. Teško je povjerovati, ali u praksi se upravo to događa.
Nejasan fenomen, ali je dobra ilustracija moći kvantne fizike. Na razini kvantnih molekula takvo bi računalo bilo puno bolje u razvoju, primjerice, novih lijekova. To bi nam svakako dobro došlo u uvjetima pandemije i za prevladavanje drugih bolesti. Ali najvažnije je da će takvo računalo biti korisno u razvoju informacijskih tehnologija teleportacije. I to nisu trivijalne riječi! Kada na svijetu bude mnogo kvantnih računala, kvantne molekule svakog od njih moći će se međusobno miješati (upariti). Zatim, ako promijenimo svojstvo jednog od njih, promijenit ćemo i stanje uparene molekule. Konačno će biti moguće i slanje informacija jer se odmah nakon slanja može utvrditi početno i konačno stanje. U svakom slučaju, prisjetimo se postignuća Googleovog kvantnog superračunala. U 200 sekundi napravio je izračune za koje bi bilo potrebno... 10 godina rada najbržeg "normalnog" superračunala. Tako možete vidjeti ogroman potencijal i snagu koju nosi.
Tako bi se stvorio potpuno novi kanal prijenosa o kojemu nismo ni sanjali. Kao sada optičko vlakno ili radio kanal. A budući da, kao što je već spomenuto, teoretski ne postoji ograničenje udaljenosti teleportacije kvantnog stanja, također ćemo moći komunicirati s drugim planetima u trenu. I to na izuzetno siguran način. Zahvaljujući teleportaciji bilo bi čak i teoretski nemoguće "uhvatiti" informaciju. S druge strane, kada bi teleportacija postala moguća, inteligentna osoba bi pronašla način da to učini. Možda još ne znamo toliko i stoga nismo sasvim homo sapiensi...
I sada smo došli do kraja razgovora o trenutnom i budućem stanju razvoja teleportacije. Mora se priznati da planovi za budućnost izgledaju puno zanimljivije, tim više što nisu svi tako daleki kao što mislite. Također treba imati na umu da ne možemo predvidjeti kakva će budućnost zapravo biti. Suvremeni svijet je dokazao da ponekad ono što se prije 30 godina činilo kao fantazija danas postane stvarnost. Sve teze (osobito one vezane uz teleportaciju čovjeka) temelje se na dostupnim informacijama i predviđanjima razvoja istraživanja. Stoga se nadamo da će tehnologija kvantnog računalstva uskoro postati dostupnija i razumljivija. I, naravno, želimo da se ova revolucija dogodi tijekom našeg života. Stvarno želim vidjeti kako se osoba može odmah preseliti na Mars ili Alpha Centauri. Snovi, snovi, snovi...
Pročitajte također: