Телепортация реальна. Когда можно будет телепортировать человека?



Телепортация человека

Для героев научно-фантастических фильмов, телепортация-обычное дело. Одно нажатие кнопки и они растворяются в воздухе, чтобы за пару секунд оказаться в сотнях и тысячах километров: в другой стране или даже на другой планете.

Действительно ли такое возможно, или телепортация - это мечта писателей и сценаристов? Проводятся ли какие-либо исследования в этой области и не приблизились ли мы хоть немного к реализации технологии, столь знакомой героям фантастических фильмов?

Короткий ответ на этот вопрос - да, эксперименты проводятся, и очень активно. Более того, ученые регулярно публикуют в научных журналах статьи об успешных экспериментах по квантовой телепортации на всё болЬшие расстояния.

И хотя многие известные физики сомневаются, что мы когда-нибудь сможем телепортировать людей, некоторые эксперты настроены гораздо оптимистичнее и настаивают на том, что телепорты станут реальностью уже через несколько десятилетий.

Данный материал подготовлен как ответ на один из вопросов о научных достижениях, присланных нашими читателями.

"Ложь, слухи и басни"

Для начала давайте уточним, что именно поставлено на карту. Под телепортацией мы понимаем мгновенное перемещение объектов на любое расстояние, в идеале быстрее скорости света.

Само слово было придумано в 1931 году американским публицистом Чарльзом Фортом, увлекавшимся изучением паранормальных явлений. По аналогии с "телевидением", которое произошло от греческого τῆλε ("далеко") и латинского video ("видеть"), в своей книге "Вулканы небес" он придумал термин для описания необъяснимых движений объектов в пространстве (латинское porto означает" нести").

"В этой книге я в первую очередь изучаю доказательства того, что существует некая сила переноса, которую я называю телепортацией. Меня обвиняют в откровенной лжи, слухах, баснях, мистификациях и суевериях. В каком-то смысле я и сам так думаю. Но в каком-то смысле нет. Я только предоставляю данные", - пишет Форт.

квантовая телепортация

О таких перемещениях действительно существует множество мифов - например, распространенная легенда о Филадельфийском эксперименте 1943 года, во время которого американский эсминец "Элдридж" якобы телепортировался на 320 км.

На самом деле все наоборот: любые достижения в этой области широко обсуждаются в научном сообществе. Например, не так давно американские ученые рассказали о новом успешном опыте квантовой телепортации.

Давайте перейдем от городских легенд и научной фантастики к строгой науке.

Из пункта А в пункт Б

История реальной, а не вымышленной телепортации началась в 1993 году, когда американский физик Чарльз Беннет математически с помощью формул доказал теоретическую возможность мгновенных квантовых движений.

Конечно, это были чисто теоретические расчеты: абстрактные уравнения, не имеющие практического применения. Однако точно так же математически уже обнаружены, например, черные дыры, гравитационные волны и другие явления, существование которых было экспериментально подтверждено гораздо позже.

Расчеты Беннетта стали настоящей сенсацией. Ученые стали активно вести исследования в этом направлении и первый успешный опыт квантовой телепортации был осуществлен уже через несколько лет.

Здесь следует подчеркнуть, что речь идет именно о квантовой телепортации, а это не совсем то же самое, что мы привыкли видеть в научно-фантастических фильмах. Из одного места в другое передается не сам материальный объект (например, фотон или атом - ведь все состоит из атомов), а информация о его квантовом состоянии. Однако теоретически этого достаточно, чтобы "восстановить" исходный объект на новом месте, получив его точную копию. Более того, такие эксперименты уже успешно проводились в лабораториях - но об этом ниже.

В мире, к которому мы привыкли, эту технологию проще всего сравнить с ксероксом или факсом: вы отправляете не сам документ, а информацию о нем в электронном виде - но в результате получатель имеет точную его копию. С той существенной разницей, что в случае телепортации посылаемый материальный объект сам разрушается, то есть исчезает - и остается только копия.

Давайте попробуем разобраться, как это происходит.

Разве Бог играет в кости?

Для телепортации используется явление квантовой запутанности

Много лет Альберт Эйнштейн спорил о необъяснимом явлении запутанных частиц с одним из отцов-основателей квантовой теории Нильсом Бором (слева). Во время одного из таких споров Эйнштейн произнес свою знаменитую фразу "Бог не играет в кости", на что получил ответ от Бора: "Альберт, не указывай Богу, что делать!"

Вы слышали о коте Шредингера - тот, что сидит в ящике, ни жив, ни мертв? Австрийский физик Эрвин Шредингер изобрел эту оригинальную метафору для описания загадочного свойства элементарных частиц - суперпозиции. Дело в том, что квантовые частицы могут одновременно находиться в нескольких состояниях сразу, которые в привычном нам мире совершенно взаимоисключающие. Например, электрон не вращается вокруг ядра атома, как мы привыкли думать, а находится одновременно во всех точках орбиты с разной вероятностью.

Пока мы не открыли кошачий ящик, то есть не измерили характеристики частицы (в нашем примере мы не определили точное местоположение электрона), кошка, сидящая там, не только жива или мертва - она жива и мертва одновременно. Но когда ящик открыт, то есть измерение сделано, частица находится в одном из возможных состояний - и она больше не меняется. Наш кот либо жив, либо мертв.

Если в этом месте вы окончательно перестали что-то понимать, не волнуйтесь, никто этого не понимает. Природу квантовой механики уже много десятилетий не могут объяснить самые гениальные физики в мире.

Для телепортации используется явление квантовой запутанности. Это когда две элементарные частицы имеют одинаковое происхождение и находятся во взаимозависимом состоянии - иными словами, между ними существует какая-то необъяснимая связь. Благодаря этому запутанные частицы могут "общаться" друг с другом, даже находясь на большом расстоянии друг от друга. И, узнав состояние одной частицы, можно с абсолютной уверенностью предсказать состояние другой.

Представьте, что у вас есть две кости, которые в сумме всегда дают семь. Ты встряхнул их в стакане, бросил одну кость за спину, а другую перед собой и накрыл ладонью. Подняв руку, вы увидели, что выбросили, скажем, шестерку и теперь можете с уверенностью сказать, что вторая кость, позади вас, упала единицей вверх. Ведь сумма двух чисел должна быть равна семи.

Звучит невероятно, правда? С кубиками мы знакомы, такой вариант работать не будет, но запутанные частицы ведут себя именно так и только так, хотя природу этого явления до сих пор объяснить невозможно.

"Это самое невероятное явление квантовой механики, его невозможно даже постичь" - разводит руками профессор Массачусетского технологического института Вальтер Левин, один из самых уважаемых физиков в мире. "И не спрашивайте меня, почему это происходит и как это работает, потому что такой вопрос-удар ниже пояса! Все, что мы можем сказать, это то, что, по-видимому, так устроен наш мир. "

Однако это вовсе не означает, что это загадочное явление нельзя использовать на практике - ведь оно многократно подтверждается и формулами, и экспериментами.

Практическая телепортация

Практические эксперименты по телепортации начались около 10 лет назад на Канарских островах под руководством австрийского физика, профессора Венского университета Антона Цайлингера.

В лаборатории на острове Пальма ученые создают пару запутанных фотонов (А и В), а затем один из них отправляется с лазерным лучом в другую лабораторию, расположенную на соседнем острове Тенерифе, в 144 км от отеля. В этом случае обе частицы находятся в состоянии суперпозиции - то есть мы еще не "открыли кошачий ящик".

Затем к корпусу подключается третий фотон С - тот, который нужно телепортировать и он вступает во взаимодействие с одной из запутанных частиц. Затем физики измеряют параметры этого взаимодействия (A + C) и передают полученное значение в лабораторию на Тенерифе, где находится второй запутанный фотон (B).

Teleport

Необъяснимая связь между A и B позволит превратить B в точную копию частицы C (A + C-B) - как если бы она мгновенно переместилась с одного острова на другой, не пересекая океан. То есть телепортируется.

"Мы как бы извлекаем информацию, которую несет оригинал и создаем новый оригинал в другом месте", - объясняет Цайлингер, который телепортировал тысячи и тысячи элементарных частиц таким образом.

Значит ли это, что в будущем ученые смогут телепортировать таким образом любые объекты и даже людей ведь мы тоже состоим из таких частиц?

Теоретически это вполне возможно. Нужно только создать достаточное количество запутанных пар и распределить их по разным местам, разместив их в "телепортационных будках" - скажем, в Лондоне и в Москве. Вы заходите в третью кабину, которая работает как сканер: компьютер анализирует квантовое состояние ваших частиц, сравнивая их с запутанными, и отправляет эту информацию в другой город. А там происходит обратный процесс и из ваших запутанных частиц воссоздается ваша точная копия.

Фундаментальные вопросы решены

На практике все несколько сложнее. Дело в том, что в нашем теле насчитывается около 7 октиллионов атомов (после семи остается 27 нулей, то есть семь миллиардов миллиардов миллиардов) - это больше, чем звезд в обозримой части Вселенной.

Но нужно анализировать и описывать не только каждую отдельную частицу, но и все связи между ними ведь на новом месте их нужно собрать в совершенно правильном порядке.

Собрать и передать такое количество информации практически невозможно - по крайней мере, на современном уровне развития технологий. И когда появятся компьютеры, способные обрабатывать такие объемы данных, неизвестно. Сейчас, во всяком случае, ведутся работы по увеличению расстояния между лабораториями, а не количества телепортируемых частиц.

Именно поэтому многие ученые считают, что мечта о телепортации человека вряд ли осуществима. Хотя, например, профессор Нью-Йоркского колледжа и известный популяризатор науки Митио Каку убежден, что телепортация станет реальностью к концу 21 века - а может и через 50 лет. Не уточняя конкретных дат, несколько других экспертов в целом с ним согласны.

"Это вопрос совершенствования технологий, повышения качества. Но я бы сказал, что фундаментальные вопросы решены и нет предела совершенству", - сказал Евгений Пользик, профессор Института Нильса Бора при Копенгагенском университете.

Однако на этом пути возникает много других вопросов. Например, будет ли "копия меня", полученная в результате такой телепортации, реально мной? Будет ли она также думать, обладать теми же воспоминаниями? Ведь, как уже говорилось ранее, оригинал отправленного предмета в результате квантового анализа уничтожается.

"Для квантовой телепортации уничтожение телепортированного объекта в процессе абсолютно необходимо и неизбежно", - подтверждает Эдвард Фархи, возглавлявший Центр теоретической физики MIT с 2004 по 2016 год и сейчас работающий в Google. "Я думаю, что вы просто превратитесь в кучу нейтронов, протонов и электронов. Вы будете выглядеть не лучшим образом. "

С другой стороны, с чисто материалистической точки зрения нас определяют не частицы, из которых мы состоим, а их состояние - и эта информация, говорят ученые, передается чрезвычайно точно.

Хотелось бы верить, что это так. И чтобы мечта человечества о телепортации не превратилась в реальность знаменитого фильма ужасов, где главный герой не заметил, как муха случайно залетела в его телепортационную будку…

Материалы по теме: