Θα μπορέσουμε ποτέ να τηλεμεταφερθούμε; - Σέιτζαν Σενί

Δείτε όλο το μάθημα: https://ed.ted.com/lessons/will-we-ever-be-able-to-teleport-sajan-saini

Είναι εφικτή η τηλεμεταφορά; Θα μπορούσε ένα μπαλάκι του μπέιζμπολ να μεταμορφωθεί σε κάτι όπως ραδιοκύμα, να ταξιδεύσει μέσα από κτίρια, να αναπηδήσει σε γωνίες και να μετατραπεί πάλι σε μπαλάκι του μπέιζμπολ; Περιέργως, χάρη στην κβαντική φυσική, η απάντηση μπορεί να είναι ναι... περίπου! Ο Σέιτζαν Σενί εξηγεί.

Μάθημα από τον Σέιτζαν Σενί, εικονογράφηση από το Κάροτ Ανιμέισον.

Είναι εφικτή η τηλεμεταφορά;

Θα μπορούσε ένα μπαλάκι μπέιζμπολ
να μετατραπεί σε ραδιοκύμα,

να περάσει μέσα από κτίρια,

να αναπηδήσει σε γωνίες

και να αλλάξει και πάλι
σε ένα μπαλάκι μπέιζμπολ;

Περιέργως, λόγω της κβαντικής μηχανικής,
η απάντηση μπορεί να είναι ναι.

Περίπου.

Το κόλπο είναι αυτό.

Το ίδο το μπαλάκι δεν μπορεί
να σταλεί με ραδιοκύματα,

όμως όλες οι πληροφορίες του μπορούν.

Στην κβαντική φυσική,
τα άτομα και τα ηλεκτρόνια

ερμηνεύονται ως μια συλλογή
από διακριτές ιδιότητες,

για παράδειγμα,
θέση, ορμή, και ιδιοπεριστροφή.

Οι τιμές αυτών των ιδιοτήτων
ρυθμίζουν το σωματίδιο,

δίνοντάς του μια ταυτότητα
κβαντικής κατάστασης.

Εάν δύο ηλεκτρόνια έχουν την ίδια
κβαντική κατάσταση, είναι όμοια.

Κυριολεκτικά, το μπαλάκι μας ορίζεται
από μια συλλογική κβαντική κατάσταση

που προκύπτει
από το σύνολο των ατόμων του.

Αν οι πληροφορίες της κβαντικής κατάστασης
μπορούν να διαβαστούν στη Βοστώνη

και να σταλούν σε όλο τον κόσμο,

τότε θα μπορούσαν να εγγραφούν
οι ίδιες πληροφορίες πάνω σε άλλα άτομα,

ας πούμε, στην Μπάνγκαλορ,

και θα συναρμολογούνταν προσεκτικά,
για να γίνουν το ίδιο ακριβώς μπαλάκι.

Υπάρχει ένα προβληματάκι όμως.

Οι κβαντικές καταστάσεις
δεν είναι τόσο εύκολο να μετρηθούν.

Η αρχή αβεβαιότητας στην κβαντική φυσική

υπονοεί ότι η θέση και η ορμή
ενός σωματιδίου

δεν μπορούν να μετρηθούν ταυτόχρονα.

Ο απλούστερος τρόπος να μετρηθεί
η ακριβής θέση ενός ηλεκτρονίου

απαιτεί αυτό να εκπέμψει
ένα σωματίδιο φωτός, ένα φωτόνιο,

και το φως να συλλεχθεί σε μικροσκόπιο.

Αλλά η εκπομπή φωτός αλλάζει την ορμή
του ηλεκτρονίου με έναν απροσδόκητο τρόπο.

Χάνουμε όλες τις προηγούμενες
πληροφορίες για την ορμή.

Κατά μία έννοια,
οι κβαντικές πληροφορίες είναι εύθραστες.

Η μέτρηση των πληροφοριών τις αλλάζει.

Οπότε πώς μπορούμε να μεταδώσουμε κάτι

που δεν μπορούμε να διαβάσουμε πλήρως

χωρίς να το καταστρέψουμε;

Η απάντηση υπάρχει στα περίεργα φαινόμενα
της κβαντικής διεμπλοκής.

Η διεμπλοκή είναι ένα αρχαίο μυστήριο
των πρώτων ημερών της κβαντικής φυσικής

και δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητό.

Διεμπλέκοντας την περιστροφή
δύο ηλεκτρονίων οδηγεί σε επιρροή

που ξεπερνά την απόσταση.

Η μέτρηση της περιστροφής
του πρώτου ηλεκτρονίου

καθορίζει τι περιστροφή
θα μετρηθεί για το δεύτερο,

είτε τα δύο σωματίδια απέχουν
ένα μίλι ή ένα έτος φωτός μεταξύ τους.

Κάπως, οι πληροφορίες για την κβαντική
κατάσταση του πρώτου ηλεκτρόνιου,

με το όνομα κβαντοδυφίο δεδομένων,

επηρεάζει το ζευγάρι του χωρίς
να διαπερνά το διάστημα που μεσολαβεί.

Ο Αϊνστάιν και οι συνεργάτες του ονόμασαν
αυτήν την περίεργη επικοινωνία

ανεξήγητη δράση σε απόσταση.

Ενώ μοιάζει ότι η διεμπλοκή
μεταξύ δύο σωματιδίων

βοηθά να μεταφέρει ένα κβαντοδύφιο
αμέσως στο διάστημα μεταξύ τους,

υπάρχει μια παγίδα.

Αυτή η αλληλεπίδραση
πρέπει να ξεκινήσει τοπικά.

Τα δύο ηλεκτρόνια πρέπει να διεμπλακούν
σε κοντινή απόσταση πριν ένα από αυτά

μεταφερθεί σε νέο τόπο.

Από μόνη της, η κβαντική διεμπλοκή
δεν είναι τηλεμεταφορά.

Για την ολοκλήρωση της τηλεμεταφοράς,

χρειάζεται να αποσταλεί ένα ψηφιακό μήνυμα

ώστε να ερμηνευθεί το κβαντοδύφιο
στην πλευρά της λήψης.

Τα δύο μπιτ δεδομένων που δημιουργήθηκαν
από τη μέτρηση του πρώτου σωματιδίου.

Αυτά τα ψηφιακά μπιτ πρέπει να μεταφερθούν
από ένα κλασικό κανάλι

που περιορίζεται από την ταχύτητα φωτός,
ράδιο, μικροκύματα ή ίσως οπτικές ίνες.

Όταν μετρούμε ένα σωματίδιο
γι' αυτό το ψηφιακό μήνυμα,

καταστρέφουμε τις κβαντικές
πληροφορίες του,

που σημαίνει ότι το μπαλάκι
πρέπει να εξαφανιστεί από τη Βοστώνη

για να τηλεμεταφερθεί στην Μπάνγκαλορ.

Χάρη στην αρχή της αβεβαιότητας,

η τηλεμεταφορά μεταφέρει
πληροφορίες για το μπαλάκι

μεταξύ των δύο πόλεων
και δε δημιουργεί αντίγραφό του.

Οπότε, θεωρητικά μπορούμε
να τηλεμεταφέρουμε αντικείμενα,

ακόμη και ανθρώπους,

αλλά προς το παρόν, φαίνεται αδύνατο
να μετρήσουμε τις κβαντικές καταστάσεις

των τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων ή
πιο πολλών, ατόμων μεγάλων αντικειμένων,

και έπειτα να τα δημιουργήσουμε
ξανά κάπου αλλού.

Η πολυπλοκότητα του εγχειρήματος
και η απαιτούμενη ενέργεια

είναι αστρονομικές.

Προς το παρόν, μπορούμε με αξιοπιστία
να τηλεμεταφέρουμε μόνο ηλεκτρόνια ή άτομα

κι αυτό ίσως οδηγήσει σε απόλυτα ασφαλή
κρυπτογράφηση δεδομένων

για μελλοντικούς, κβαντικούς υπολογιστές.

Οι φιλοσοφικές συνέπειες
της κβαντικής τηλεμεταφοράς είναι αμυδρές.

Ένα τηλεμεταφερόμενο αντικείμενο

δεν μπορεί ακριβώς να μεταφερθεί
στο διάστημα όπως η ύλη,

ούτε ακριβώς να μεταδοθεί μέσα
στο διάστημα, όπως οι άυλες πληροφορίες.

Φαίνεται να κάνει λίγο και από τα δύο.

Η κβαντική φυσική μάς δίνει
μια περίεργη νέα εικόνα

για όλα τα θέματα στο σύμπαν μας
όπως συλλογές εύθραυστων πληροφοριών.

Η κβαντική τηλεμεταφορά αποκαλύπτει νέους
τρόπους που επηρεάζουν την ευθραυστότητα.

Και να θυμάστε, ποτέ μη λέτε ποτέ.

Σε λίγο πάνω από έναν αιώνα,

η ανθρωπότητα έχει εξελιχθεί
από μια αβέβαιη νέα κατανόηση

της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων
σε ατομική κλίμακα,

σε αξιόπιστη τηλεμεταφορά τους
εντός ενός δωματίου.

Τι νέα τεχνογνωσία τέτοιων φαινομένων

μπορεί να έχουμε σε 1.000
ή ακόμα και σε 10.000 χρόνια;

Μόνο ο χρόνος και ο χώρος θα μας πουν.