Kvantna teleportacija

Istorija teleportacije seže vekovima unatrag, s brojnim izveštajima o nestajanju i ponovnom pojavljivanju ljudi na različitim lokacijama.
Teleportacija se npr. pripisuje dr. Johnu Deeju koji je 1583. nestao iz svog doma u Engleskoj i ponovno se pojavio u Pragu, u Češkoj. Međutim, o pravoj prirodi Deejeve sposobnosti se raspravljalo i nikada nije dokazano.

Isto se pripisivalo francuskom naucniku Jean-Baptistea Boyera iz 1753. On je tvrdio da je teleportovao čašu vode iz jedne sobe u drugu, i iako njegov eksperiment nikada nije ponovljem, još uvek se smatra impresivnim pothvatom.

Prve korake prema razvoju tehnologije teleportacije ucinio je početkom 1800-ih škotski fizičar James Clerk Maxwell .

Šta je Filadelfijski eksperiment?

U oktobru 1943. u Philadelphiji, Pennsylvania, održan je Filadelfijski eksperiment. Svrha eksperimenta bila je teleportovati razarač američke mornarice iz Philadelphije u Norfolk u Virginiji. Američka mornarica nikada nije službeno priznala Filadelfijski eksperiment, ali postoje dokazi da se dogodio. Nešto je pošlo po zlu s eksperimentom, izvestan broj mornara je prijavio intenzivnu mučninu i glavobolju, neki su tvrdili da su videli čudna stvorenja ili doživeli druge paranormalne događaje, neki su teško ozleđeni, a drugi poginuli, nestali su pojedini naučnici.
 Do danas niko ne zna tačno šta se dogodilo tokom Philadelphia eksperimenta, ali je on postao jedan od slučajeva navodne teleportacije o kom se najviše govorilo i još govori. 

Kvantna fizika

Kvantna fizika je oblast fizike koja se bavi atomima i subatomskim česticama, tj.proučava ponašanje tih čestica, opisuje kako se čestice ponašaju na kvantnom nivou. Kvantna mehanika je uvela nove pojmove : superpoziciju, isprepletenost, kvantnih stanja bez kojih je nije moguće razumeti.  Ove pojave su ključne za razumevanje i teleportacije.  

     Od kakve je važnosti razumevanje ovih pojmova ?
   Superpozicija je postojanje čestica istovremeno u dva ili više stanja ili konfiguracija. Teleportacija se zasniva upravo na tom principu - prenosu informacija s jedne od takvih čestica na drugu, od tačke A do tačle B. 

    Bez obzira koliko su čestice udaljene, stanje jedne čestice trenutno utiče na stanje druge. Uprkos nazivu, kvantna teleportacija ne uključuje  transport materije. To bi se moglo objasniti kao skeniranja, npr. našeg tela do subatomskog nivoa i zatim slanje svih skeniranih podataka u tačku B, gde se napravi kopija ( iz informacija ) u deliću sekunde.

Heisenbergov princip nesigurnosti/ isprepletenost

     Ovo načelo kaže da ne možete istovremeno znati lokaciju i momenat čestice. To je glavna prepreka za teleportaciju objekata većih od fotona. Ali ako ne možete znati položaj čestice, kako se onda možete uključiti u  kvantnu teleportaciju? Kako bi teleportovali foton bez kršenja Heisenbergova principa, fizičari s Caltecha su, npr. upotrebili fenomen poznat kao isprepletenost . U isprepletenosti su vam potrebna najmanje tri fotona da biste postigli kvantnu teleportaciju:

Foton A: Foton koji se teleportira
Foton B: Transportni foton
Foton C: Foton koji je zapleten s fotonom B

       Kad se istraživači postave preblizu fotonu A bez uplitanja, promene ga. Isprepletanjem fotona B i C, istraživači mogu izvući neke informacije o fotonu A, a preostale informacije bi prešle na B putem ispreplitanja, a zatim na foton C. Kada istraživači primene informacije s fotona A na foton C, stvaraju tek tada tačnu repliku fotona A. Međutim, foton A više ne postoji kao pre nego što je informacija poslana fotonu C. Drugim rečima original se dematerijalizuje.

Da li je teleportacija ljudi moguća?

     Da bi se osoba teleportovala, računalo teleportera moralo bi odrediti i analizirati svih 10 na 28 atoma koji čine ljudsko telo. To je više od bilion biliona atoma. Ovaj čudesni stroj bi tada morao poslati informacije na drugo mesto, gde bi drugi čudesni stroj rekonstruisao telo osobe s tačnom preciznošću. Koliko bi tu bilo prostora za pogreške? Kad bi se molekule rekonstituisale čak i milimetar izvan mesta, "stigli biste" na odredište s teškim neurološkim ili fiziološkim oštećenjem.

 
    Definicija "doći" na drugo mesto je već sporna tačka. Osoba zapravo ne bi nigde "stigla". Duplikat osobe pojavio bi se na kraju, ali šta bi se dogodilo s originalom?
      Svaka, uzmimo uspešna bio-digitalna teleportacija bila bi čin ubistva i stvaranja. Svaka bi dovela do digitalizacije svakog detalja tela, stvaranja genetskog klona sa svim sećanjima, emocijama, nadama i snovima. Original bi umro. Ova surova vizija života, smrti mogla bi se činiti barbarskom, osim onima buducim kojima se oči otvore na nekoj planeti udaljenom nebrojenim svetlosnim godinama.

Istorija značajnih eksperimenata teleportacije

Postoji nekoliko značajnih teleportacijskih eksperimenata koji su provedeni toekom poslednjih nekoliko decenija i sada ćemo ih ukratko pregledati.

1. PRVA USPEŠNA TELEPORTACIJA ANTONA ZEILINGERA

Austrijski tim predvođen Antonom Zeilingerom postigao je prvu uspešnu teleportaciju kvantnog stanja 1997. U eksperimentu su istraživači uspeli preneti kvantno stanje s jednog fotona na drugi tako što su zapleli dva fotona i izmerili jedan od njih.

2. TELEPORTIRANJE INFORMACIJA NIST-A I NAUNIVERZITETU U INNSBRUCKU

Tim naucnika s NIST- a i Univwrziteta u Innsbrucku uspeo je 2004. godine teleportirati informacije kodirane u kvantnim stanjima pojedinačnih atoma. Njihova je metoda uključivala hvatanje i zapetljavanje dva iona berilija i teleportovanje njihovih kvantnih stanja na kratku udaljenost.

3. KVANTNO INFORMACIJSKO TELEPORTOVANJE UNIVERZITETA U TOKIJU

Četiri godine kasnije, naucnici sa Univerziteta u Tokiju teleportovali su kvantne informacije preko grada Tokija na udaljenosti od nekoliko kilometara. Kvantna teleportacija u kombinaciji s optičkim vlaknima omogućila je timu slanje zapetljanih fotona na velike udaljenosti.

4. NACIONALNI INSTITUT ZA STANDARDE I TEHNOLOGIJU PREVOZ OD 100 KM

Godine 2015. tim istraživača s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) preneo je kvantne informacije preko 100 kilometara (km) optičkih vlakana, četiri puta dalje nego što je pre bilo moguće.
Mora se dodati - iako je ovo više postignuće nego eksperiment - da su Alain Aspect, John F Clauser i Anton Zeilinger zajedno dobili Nobelovu nagradu za fiziku 2022. "za eksperimente sa zapetljanim fotonima, utvrđujući kršenje Bellovih nejednakosti, i pionirsku kvantnu informacijsku nauku”. Iz svog samostalnog rada uspeli su utvrditi kvantno svojstvo isprepletenosti.

Potencijalna upotreba kvantne teleportacije

Iako se kvantna teleportacija može činiti vrlo neobičnom, ona je eksperimentalno dokazana i ima potencijal za korištenje u širokom spektru praktičnih primena. Nekoliko mogućih upotreba kvantne teleportacije uključuju:

KVANTNI INTERNET

Kvantni internet mogao bi se razviti putem kvantne teleportacije, koja bi omogućio ultrasigurnu komunikaciju i distribuciju kvantnih informacija svetom. To bi moglo zavrsiti povezivanjem kvantnih računala i stvaranjem mreže kvantnih čvorova u svrhu sigurnog prenosa podataka i distribuiranog kvantnog računanja teleportovanjem kvantnih stanja na velike udaljenosti.

KVANTNO CITANJE I MERENJE

Korištenjem kvantne teleportacije kvantni senzori i uređaji za merenje mogli bi se učiniti preciznijima i osetljivijima. Kvantno poboljšana merenja mogla bi se postići teleportovanjem kvantnih stanja čestica, poput atoma ili fotona, što bi moglo poboljšati rezultate u gravimetrijskim, magnetometrijskim merenjima i merenjima vremena.7

KVANTNA KOMUNIKACIJA

Načelo kvantne teleportacije moglo bi se koristiti za uspostavljanje sigurnih komunikacijskih kanala između dve osobe. Koristeći fotone kao kvantne prenosnike, moguće je uspostaviti sigurnu distribuciju kvantnih ključeva (QKD), koja garantuje ključeve šifriranja zaštićene od prisluškivanja.

Da li je kvantna teleportacija brža od brzine svetlosti?

Sveukupno, kvantna teleportacija ne putuje brže od brzine svjetlosti, već se umjesto toga oslanja na trenutni prijenos informacija kroz isprepletenost. Isprepletenost - kao što je već gore opisano - podrazumijeva trenutnu komunikaciju. Unatoč tome što se čini da kvantna isprepletenost djeluje trenutačno, bez obzira na udaljenost, nemoguće je slati podatke pomoću kvantne isprepletenosti uz trenutno razumijevanje kvantne mehanike u znanosti.

Kvantna teleportacija kao način putovanja?

Trenutačno ne razumemo kako postići teleportaciju kako je prikazano u TV programima poput Zvezdanih staza, uprkos našem razumevanju fizike. Područje kvantne fizike, međutim, poslednjih je godina doživelo neke fascinantne razvoje koji sugerisu da bi u budućnosti mogla biti moguća drugačija vrsta teleportacije.

Teleportacija bi zahtevala dekonstrukciju fizičkog tela ili objekta na jednoj lokaciji, prenos njegove precizne informacije ili "uzorka" do odredišta, a zatim njegovu rekonstrukciju pomoću te informacije. Osoba ili objekt bili bi skenirani i kodirani, preneti iz ove goleme količine informacija i zatim ponovno stvoreni na odredištu. Nažalost, postoje golemi izazovi povezani s takvim procesom, a tehnologija koja se koristi je daleko iznad onoga za što smo sada sposobni.

Neizvesno je hoće li teleportacija kao način putovanja ikada postati stvarnost uorkos naucnom napretku koji smo postigli. Osim složenosti skeniranja, kodiranja i prenosa ogromne količine informacija, koncept se suočava s brojnim tehnološkim i teoretskim preprekama, kao i očuvanjem svesti i identiteta tokom procesa.

Podaci uzeti iz vise izvora sa interneta.