Suprotno zakonima klasične mehanike, naučili smo prenositi informacije brže od brzine svjetlosti. RIA Novosti otkrila je kako kubiti razmjenjuju podatke i zašto je nemoguće teleportirati materijalni objekt.
Tajanstveni kvantni svijet
U kvantnom svijetu informacije se mjere u kubitima. Za razliku od klasičnih bitova, oni mogu biti istovremeno u dva stanja - logičkoj nuli i jednom - do trenutka mjerenja, ili bolje rečeno, čitanja informacija.
Ulogu qubita igra umjetni atom s dvije energetske razine. Ako je atom na nižoj energetskoj razini, stanje sustava je logička nula, na gornjoj je logično. Fizički se kbit može utjeloviti u fotonu, molekuli, ionu, atomu, kvantnoj točki - u svemu što emitira i apsorbira kvant elektromagnetske energije. Na primjer, superprevodni kubiti električni su krug izrađen od tankih slojeva metala hlađenih do ultra-niskih temperatura, između kojih parovi elektrona prolaze kroz tanke slojeve izolatora.
Budući da govorimo o kvantnom svijetu, nemoguće je reći u kakvom je stanju elektron u kubitu u svakom trenutku. To otvara mogućnosti za teleportaciju - prijenos nečega u svemiru.
"Kvantna teleportacija zahtijeva tri kubita koja su superpozicionirana. Recimo da trebamo prenijeti informacije iz prvog elementa u treći, a oni ne bi trebali međusobno komunicirati, odnosno ne bi trebali biti bliski. Tada se treći i drugi kbit isprepliću logičkom operacijom - njihova stanja postaju međusobno ovisna, a sama se nazivaju zapetljanima. A ako se mjeri stanje jednog od njih, tada će stanje drugog automatski biti suprotno. To je poput bacanja crnih i bijelih kuglica u kutiju, a zatim izvlačenje jedne od njih nasumično: boja drugog bit će poznata sa 100% vjerojatnosti ", kaže Ilya Besedin, inženjer u Laboratoriju za superprevodne metamaterijal u NUST MISIS.
Tada drugi qubit mora komunicirati s prvim. Postoje dva glavna načina da ih naterate na "chat". Prvo, rezonantna frekvencija jednog atoma se mijenja tako da se podudara s frekvencijom drugog, nakon čega pobuda iz jednog prelazi u drugi kroz električno polje. Druga je mogućnost da je sustav izložen mikrovalnom zračenju tako da koeficijent apsorpcije jednog atoma ovisi o stanju drugog. Nakon što su qubiti "razgovarali", čitaju se njihova stanja.
Promotivni video:
U stvari, u ovom se trenutku kubiti pretvaraju u klasične bitove s poznatim informacijama. Tada se na trećem kubitu izvodi logična operacija, a ispada da je u stanju prve. Podsjetimo da prvi i treći qubit nikada nisu komunicirali, osim neizravne "komunikacije" kroz drugi kbit. Uz to, treći je bio u kontaktu s drugim prije nego što je razmijenio informacije s prvim.
Zbunjeni? Tada zamislite da ste dobili test za ispit i svoju radost podijelili s ocem. Zatim su otišli mojoj majci i rekli joj istu stvar. I rekla ti je da je ogrebala auto. I nakon vašeg razgovora, tata na nepoznat način saznaje za ovu nevolju. Kvantna mehanika je teško razumjeti - bolje je samo se pomiriti s njenim zakonima.
Ne možete se raspravljati s teorijom relativnosti
Uz pomoć kvantne teleportacije, informacije se mogu prenositi na velike udaljenosti. Dosadašnji rekord pripada kineskim znanstvenicima, koji su sa Zemlje poslali podatke preko 1400 kilometara. Štoviše, sami qubiti razmjenjuju podatke odmah, čak i brže od brzine svjetlosti.
Znanstvenici su to potvrdili istim mjerenjem stanja dvaju isprepletenih kubita na različitim mjestima. Pokazalo se da oni stvarno "osjećaju" kako se međusobno mijenjaju brže nego što se svjetlost kreće.
Da bi se izvukao podatak iz qubita, on se mora dekodirati klasičnim bitovima, čija brzina prijenosa ne može biti veća od brzine svjetlosti. Iako kvantni svijet pruža nevjerojatne mogućnosti, ljudi ih, zbog svoje klasične prirode, ponekad jednostavno ne mogu u potpunosti iskoristiti.
Ali kvantna teleportacija savršena je za šifrirani prijenos podataka. Naravno, informacije se mogu šifrirati i pomoću klasičnih algoritama. Ali ova metoda ima slabost: razmjena ključeva. Uz dovoljno računalne snage, presretnuta enkripcija uvijek se može iščitati “, kaže stručnjak.
A protokoli koji se temelje na kvantnoj teleportaciji omogućuju vam matematički dokazati da se kvantna linija ne prisluškuje. Čim se vanjski čovjek poveže s njom, kvaliteta prijenosa kvantnog stanja značajno se pogoršava, bez obzira na tehničku opremu uljeza. I obje strane odmah otkrivaju da njihov razgovor više nije privatni.
Neće li biti teleport?
Za dijeljenje smiješnog videozapisa s prijateljem potrebna su vam računala ili pametni telefoni. Isto je i s teleportacijom podataka između qubita: da biste prenijeli stanje, potrebni su vam kubit odašiljača i prijemnik, koji se već nalaze na pravom mjestu. To jest, prije slanja podataka, morate fizički premjestiti objekt koji će ga primiti. A za sada to možemo učiniti samo na klasičan način: po dobro poznatoj putanji - od točke „A“do točke „B“. I nikako ne odmah.
A što je s teleportacijom bilo kojeg materijalnog predmeta u cjelini - primjerice, osobe? Uostalom, materija se u konačnoj analizi sastoji od atoma, odnosno kvantnih sustava između kojih se mogu prenositi informacije. Da biste to učinili, morat ćete teleportirati podatke o svim atomima tijela na druge atome koji se nalaze na drugom mjestu i na taj način ponovno stvoriti osobu.
Ali za svaki čin prijenosa potrebna je složena tehnička oprema. Osoba teška oko 70 kilograma sadrži 6,7 * 1027 atoma. Nevjerojatno je teško prenositi informacije o svim česticama sa 100% točnošću - a trenutno to nije tehnički izvedivo. Ipak, teleportacija materijalnog predmeta previše je atraktivan zadatak da bi ga se odbila.