Телепортация ғылыми тұрғыдан мүмкін бе? Жақында біз әлемдерді бірден дерлік саяхаттай аламыз ба? Бүгін біз осы саладағы жаңалықтарды айтуға тырысамыз.
Телепортация әлем пайда болғаннан бері адамзаттың арманы болды. Адам алыс қашықтыққа шаршап-шалдығып, уақытын жоғалтпай, ғарышта лезде қозғалғысы келеді, саяхаттағысы келеді. Бұл тақырып поп-мәдениеттің көптеген шығармаларында бұрыннан бар, бірақ ол әлі де зерттеу нысаны болып табылады. 2004 жылы ол тіпті тіркелді патент «бүкіл дененің телепортация жүйесінде» телепортацияны зерттеуде алғашқы жетістіктер бар, бірақ олар бұл технологиядан күткендей болмайтынын дәлелдейді.
Неліктен телепортация тақырыбы адамзаттың қиялын соншалықты қызықтырады? Егер біз әлемдегі ең қажет технологиялардың тізімін жасайтын болсақ, телепортация алдыңғы қатарда болар еді. Ойлап көріңізші, егер біз әртүрлі орындар арасында бірден қозғала алсақ, қанша мәселені шешер едік. Өкінішке орай, біз көргіміз келетін пішіндегі телепортация, кем дегенде, қазірге біздің қолымыздан келмейтіні туралы көптеген белгілер бар. Дегенмен, бұл телепортация мүлдем мүмкін емес дегенді білдірмейді. Ол біз ойлағаннан басқаша көрінеді.
Кванттық физика негіздеріне қысқаша кіріспесіз телепортация туралы айту мүмкін емес. Және бұл, өз кезегінде, көптеген адамдарды мақаланы одан әрі оқудан бас тартуы мүмкін. Бірақ маған сеніңіз, біз сол қараңғы аудандарға тым тереңдеп бармаймыз, бірақ телепортация принципін үстірт, қарапайым сөзбен және айқын мысалдармен түсіндіруге тырысамыз. Дәл қазір оның қалай жұмыс істейтінін түсіндіруге тырысайық. Бірақ мен неге дәл «бұл қазір қалай жұмыс істейді» деп айтамын? Бұл қазірдің өзінде болып жатыр ма? Иә, ханымдар мен мырзалар, алғашқы байыпты қадамдар басталып та кетті. Дегенмен, ғалымдар адамды, жабдықты немесе материалдарды емес, ақпаратты телепортациялай алды. Біз сізді қызықтыра алдық па? Сол үшін оқыңыз.
Телепортацияны зерттеудегі жетістіктер
Телепортацияның не екенін бәрі біледі, бірақ оның дамуында бірнеше қадамдар жасалғанын бәрі біле бермейді. Ал Эйнштейннің бұл мәселемен айналысқанына көп уақыт өтті. Ғалымдар барлығы микрошкала деңгейінде, яғни кванттық бөлшектер деңгейінде басталатынын анықтады. Бұл кванттық бөлшектер зерттеле бастағанда, олардың оғаш мінез-құлқы байқалды. Олардың өзара әрекеттесу процесінің өзі макро масштабта жай көзбен көруге болатын кез келген нәрседен мүлдем басқаша болды. Солай болып шықты кванттық бөлшектер бірден екі жерде болуы мүмкін. Ғалымдар мұны суперпозиция принципі деп атайды. Бірақ суперпозиция бөлшектер бір-бірімен әрекеттеспегенде ғана болады, яғни олармен ештеңе болмайды. Олар тыныштықта болғанда, біз ықтималдық толқынының күйреуі деп аталатын нәрсе туралы айтамыз. Мен сіздердің көпшілігіңізге мұның бәрін түсіну қиын екенін түсінемін. Бұл күйді суреттеудің ең оңай жолы - компьютерлік биттердің көмегімен. Өздеріңіз білетіндей, олар екілік жүйеде жұмыс істейді, яғни олар нөл немесе бір болуы мүмкін. Ал кубиттер (кванттық бит) бір уақытта «нөл» және «бір» болуы мүмкін - ықтималдық толқыны құлағанша.
Эйнштейн «қашықтықтағы фантомдық әрекеттесу» деп атаған нәрсені аша алды. Оның зерттеулері барысында кәдімгі бөлшектердің кванттық деңгейде тоғысуы мүмкін екендігі анықталды. Егжей-тегжейлі айтпай-ақ, мұндай екі бөлшектің қасиеттері әртүрлі болғанымен (мысалы, импульс) жұптасуы мүмкін екенін айтайын. Ал енді ең қызығы, жұптастырудан кейін олардың біреуінің қасиеттері өзгеріп, бір уақытта екінші бөлшектің қасиеттері өзгереді. Олардың қашықтығына қарамастан! Бүгінгі күні телепортация дәл осылай жұмыс істейді. Егер сіз оны қарапайым сөздермен сипаттауға тырыссаңыз, әрине, өйткені орманға қарай ...
Зертханаларда ғалымдар бөлшектің күйін А нүктесінен В нүктесіне ауыстыра алды, бірақ бұл бөлшек туралы нақты ақпарат берілмейді. Неліктен? Басты мәселе, қазіргі зерттеу жағдайына сүйене отырып, екі тарап бұл бастапқы ақпаратты анықтай алмайды, яғни ғалымдар ненің бірінші болып, ненің кейін келгенін анықтай алмайды. Тауық пен жұмыртқаға ұқсайды. Бұл кезеңде осы ұғымдарды атап өткен жөн. Ақпарат бөлшектің өзінен әлдеқайда күрделі нәрсе екені белгілі болды.
Және бұл телепортация технологиясының дамуындағы негізгі шектеу, ол сонымен бірге болашақта қол жеткізуге болатын нәрсеге және қол жеткізуге болмайтын нәрсеге жарық түсіреді. Қорытындылайық. Қазіргі уақытта біз кванттық деңгейде бөлшектерді бір-бірімен «жұптауға» қабілеттіміз. Бөлшектердің күйін А нүктесінен В нүктесіне тасымалдай аламыз, бірақ қажетті ақпаратты бермейміз. Бізде бұл ақпаратты жарық жылдамдығымен тарататын арнайы арна әзірлеуге технологиялық мүмкіндіктер жоқ. Жерде біз ақпаратты радиоарналар немесе оптикалық талшықтар арқылы жібереміз, бірақ бұл мүлдем басқа деңгей.
Сондай-ақ оқыңыз: Кванттық компьютерлер туралы қарапайым сөздермен
Монета трюк
Ендеше, біз технологияны меңгерген сияқты болсақ, неге біз ақпаратты кең ауқымда телепорталмасқа? Ал, бәрі көрінетіндей қарапайым емес. Біз қандай кванттық күйге (және осылайша телепортацияның нәтижесіне) қол жеткізетінімізді толық бақылай алмаймыз. Мұны түсіндіру үшін ғалымдар тиынның мысалын қолданады.
Бізде кванттық өлшемде оралған екі монета бар. Олардың әрқайсысында екі күйдің біреуі болуы мүмкін - бет жағында немесе кері, біреуі жіберушіге, екіншісі алушыға барады. Шатастырудан кейін біріншісі бет жағын көрсетсе, екіншісі бет жағын да көрсетуі керек. Бақытымызға орай немесе өкінішке орай, бұл кванттық физикада қалай жұмыс істейді. Мұны біліп, жөнелтуші бірінші тиынды айналдыра бастайды және сол уақытта тиын кімге жіберілген болса, соған қарай айналады. Монета айналып жатқанда, нәтижені ешкім білмейді. Жіберуші де, алушы да емес. Жіберушінің монетасы тоқтамайынша, ол алушыға нақты қандай ақпаратты жіберетінін білмейді. Қысқасы, біз «бірдеңе» жібереміз, бірақ не екенін білмейміз. Ол жіберілгенге дейін ақпарат суперпозицияда қалады.
Бұл шектеу дамудың осы сатысында нақты ақпаратты жіберуді мүмкін емес етеді, өйткені жіберуші оның жібергісі келген нәрсені алатын-алмайтынын анықтай алмайды. Демек, екі жақтан да ақпаратты тексеретін тарату арнасы жоқ. Мұнда бізге кванттық компьютерлер көмектесе алады, бірақ олар енді ғана пайда болды және әзірге олар өте қарапайым. Біз бүгін олар туралы сөйлесетін боламыз.
Сондай-ақ оқыңыз: Ертеңгі блокчейндер: қарапайым сөзбен айтқанда криптовалюта индустриясының болашағы
Адамның телепортациясы мүмкін бе?
Міне, біз көптеген адамдар үшін ең маңызды сұраққа келдік. Сонымен, біз бүгінгі күннің шындығына негізделген адамдарды немесе басқа организмдерді телепортациялау туралы ойлай аламыз ба? Жер бетінде бұл сұраққа біржақты жауап бере алатын бірде-бір адам жоқ шығар. Дегенмен, даму бағытына қарап, оны әзірше ұмыту керек деп ойлаймын. Неліктен?
Назар аударыңыз, біз телепортация туралы айтатын болсақ, біз әрқашан бөлшектердің күйін беру туралы айтамыз. Демек, бұл бөлшек қандай да бір «анықталған» күйде болуы керек. Осы уақытта адам миы микросекунд сайын өзгереді. Миллиардтаған синапстар, электрондар, импульстар - бұл процесті тоқтату мүмкін емес. Ми қоршаған ортадан алынған ақпаратты сақтайтын орын сияқты көрінуі мүмкін. Сонда бұл ақпаратпен адамды телепортациялау мүмкін болуы мүмкін, бірақ бұл, әрине, «қозғалыс» жасалған кездегідей миы бар адам емес. Өйткені, күйдің өзі жазудың бір түрі, ал біздің жүйке орталығымызда тіпті бастапқы «күй» жоқ. Егер біз экстрасенс туралы айтпасақ.
Әрине, бұл тек болжам мен жорамал, өйткені қазіргі уақытта ешкім болашақтың не әкелетінін нақты болжай алмайды. Дегенмен, телепортациялық технологияларды зерттеу мен дамытудың қазіргі бағыты бізді басқа бағытта жүретінімізді түсінуге мәжбүр етеді.
Телепортацияның болашағы кванттық компьютерлермен байланысты ма?
Сонымен телепортацияның болашағы бар ма және ол не? Бұл тақырыптағы тағы бір серпіліс 2019 жылы орын алды. Жоғарыда айтқанымыздай, кванттық күйдің телепортациясы кез келген қашықтыққа теориялық тұрғыдан мүмкін. Тек теориялық тұрғыдан, өйткені ол әлі толық зерттелмеген, бірақ бөлшекті 500 километрден астам қашықтыққа жылжыту фактісі оны дәлелдей алады. Біз сондай-ақ ақпараттың ең күрделі бірлігі ең кіші кубит (яғни суперпозициядағы белгілі «бит») екенін білеміз.
Осыған қарамастан, бақылау кезінде ықтималдық толқынының құлауына байланысты біз осы уақытқа дейін 0 немесе 1 күйіне телепортация жасай алдық, басқа ештеңе жоқ. Біраз уақыт бұрын ғалымдардың екі тәуелсіз командасы бір уақытта үш күйдің суперпозициясын жібере алды, олар оны кескіш деп атады. Дегенмен, ол толығымен сәтті болмады, бірақ бұл әрекеттің өзі ғалымдардың телепортацияны ұмытпағанын жақсы көрсетеді. Бұл біз үшін нені білдіреді? Бір сөзбен айтқанда, бұл біз өте баяу, бірақ әлі де қуатты арттырып жатқанымызды білдіреді, бұл болашақта ақпараттың бірінші толық берілуіне әкелуі мүмкін.
2019 жылдың соңында жағдай одан да қызық болды. Цюрихтен келген ғалымдар тобы телепортацияға қол жеткізді деректер кванты. Бір секундта тәуелсіз жұмыс істейтін компьютерлік жүйелер арасында 10000 XNUMX кванттық бит (кубит) тасымалданды. Олар электроникасы үш микрон болатын компьютерлік чип құрастырды. Екеуі таратқыш, ал үшіншісі қабылдағыш болды. Абсолютті нөлге жақын температурада түйіскен электрондар таратқышқа жіберілген деректер қабылдағышта да пайда болды, яғни кванттық физика принциптеріне сәйкес. Неліктен біз тек деректерді беру емес, телепортация туралы айтып отырмыз? Өйткені, жүйелер арасында сым немесе басқа белгіленген жол болмаған.
Жоғарыда талқыланған мәселелердің барлығы оқиғалардың пессимистік нұсқасын жасайды, бұл өз кезегінде сіздің тақырыпқа деген ынтаңызды көрсетеді деп ойлаймын. Бірақ дүрбелеңге түсіп, телепортация тақырыбына қызығушылықты жоғалтатын уақыт емес. Ғылым бір орында тұрмайды. Кванттық бөлшектердің күйін телепортациялау бойынша зерттеулердің дамуымен ақырында кванттық компьютерлер түріндегі жабдықтар пайда бола бастады. «Мұның біздің тақырыбымызға қандай қатысы бар?» - сен сұрадың. Олардың көмегімен біз жеке кванттық арна құруға қол жеткізгіміз келеді. Осының арқасында ақпаратты қазіргідей оптикалық талшықтардың көмегімен жіберудің орнына телепортациялау мүмкін болады (әрине, біз кванттық бөлшектер туралы емес, «дәстүрлі тарату туралы айтып отырмыз)) . Иә – бұл «тиын жіберушінің» алушының монетасына оның айналыс нәтижесіне болжамды әсер ету тәсілі.
Мұндай компьютерлердің жұмысын сипаттау қызықты, егер сіз кванттық компьютерді қарапайым үстелдік компьютермен салыстыруға болмайтынын түсінсеңіз. Мұның бәрі қыздыру шамы жай ғана «күшті шам» дегенмен бірдей. Бұл тіпті бір-біріне ұқсамайтын мүлде басқа технологиялар. Қазіргі компьютерлер екілік жүйедегі екі күймен (0 және 1) жұмыс істейтіні сияқты, кванттық компьютерлер де суперпозициядағы күйлермен жұмыс істей алады. Мәселен, олар бір уақытта 60% нөл және 40% бір болуы мүмкін. Бұл күрделі естіледі, сондықтан басқа мысалға көшейік.
Біз компьютермен «бет жағы немесе кері» ойнаймыз (бұл кванттық күйлерді түсіндіру кезінде ғалымдардың сүйікті мысалы екенін жоғарыда айттым). Үстелдің бет жағы әдепкі бойынша үстелде. Бірінші раундта компьютер тиынды аударуы немесе оны өзгеріссіз қалдыруы мүмкін, бірақ біз соңғы шешімнің нәтижесін білмейміз. Сонда біз бірдей мүмкіндікке ие боламыз, ал компьютер де нәтижені білмейді. Бірнеше айналымнан кейін монетаның жағдайы тексеріледі. Егер бет жағы өзгерсе, компьютер жеңеді, әйтпесе біз ұтамыз. Бұл бізге жеңіске жетудің 50% мүмкіндігін береді.
Егер біз бірдей ойынды кванттық компьютермен ойнасақ, компьютер негізінен 100% жеңіске жету мүмкіндігіне ие болады (зерттеуде ол 97-ден астам түрлі ойындарда 300% жеңді, қалған 3% жүйелік қатеге байланысты болуы мүмкін). Бірақ бұл қалай мүмкін? Елестетіп көріңізші, компьютер әрбір айналымда өзінің суперпозициясын сақтайды, өйткені оны ешбір бақылаушы (қоршаған ортадан ешкім, соның ішінде біз де) көрмейді. Бұл ретте машина 30% бет жағының пайдасына және 70% ағымдағы күйден шығуға шешім қабылдайды, келесі айналымда ол басқасын таңдайды. Бірақ ең бастысы, кванттық компьютер әрқашан екі түрлі күйді таңдайды (біз тек біреуін таңдаған кезде). Ойынның ең соңында, нәтиже анықталғанда, ықтималдық толқыны үзіліп, ... ол жеңеді.
Кванттық компьютер бізді алдап жатыр ма? Жоқ! Түсіну қиын екенін білемін, бірақ елестетіп көріңізші, осы бірнеше айналым кезінде компьютер бір ыдысқа әртүрлі пропорцияда екі түрлі шырын құйып, ең соңында қоспаның екі компонентін де бөліп, ықтималдықты «жеңіп», әрқашан дұрыс таңдау. Сену қиын, бірақ іс жүзінде дәл солай болады.
Бұл түсініксіз құбылыс, бірақ бұл кванттық физиканың құдіретін көрсететін жақсы сурет. Кванттық молекулалар деңгейінде мұндай компьютер, мысалы, жаңа дәрі-дәрмектерді жасауда әлдеқайда жақсы болар еді. Бұл пандемия жағдайында және басқа да ауруларды жеңу үшін бізге пайдалы болатыны сөзсіз. Бірақ ең бастысы, мұндай компьютер телепортациялық ақпараттық технологияларды дамытуда пайдалы болады. Және бұл болмашы сөздер емес! Дүниеде кванттық компьютерлер көп болғанда, олардың әрқайсысының кванттық молекулалары бір-бірімен араласа (жұпталады) болады. Сонда олардың біреуінің қасиетін өзгертсек, жұпталған молекуланың күйін де өзгертеміз. Ақырында, ақпаратты жіберуге болады, өйткені ол жіберілгеннен кейін бірден бастапқы және соңғы күйін анықтауға болады. Қалай болғанда да, Google кванттық суперкомпьютерінің жетістіктерін еске түсірейік. 200 секундта ол ең жылдам «қалыпты» суперкомпьютердің 10 жыл жұмыс істеуін талап ететін есептеулер жасады. Осылайша сіз оның үлкен әлеуеті мен күшін көре аласыз.
Осылайша, біз армандамаған мүлде жаңа тарату арнасы құрылатын еді. Дәл қазір оптикалық талшық немесе радиоарна сияқты. Жоғарыда айтылғандай, кванттық күйдің телепортация қашықтығында теориялық тұрғыдан шектеу жоқ болғандықтан, біз басқа планеталармен де әп-сәтте байланыса аламыз. Және өте қауіпсіз жолмен. Телепортацияның арқасында ақпаратты «ұстап алу» тіпті теориялық тұрғыдан мүмкін болмас еді. Екінші жағынан, телепортация мүмкін болса, зиялы адам мұны істеудің жолын табады. Мүмкін біз әлі көп нәрсені білмейміз, сондықтан гомо сапиенс емеспіз...
Енді біз телепортацияның қазіргі және болашақтағы дамуы туралы әңгіменің соңына жеттік. Болашақ жоспарлар әлдеқайда қызықтырақ көрінетінін мойындау керек, әсіресе олардың бәрі сіз ойлағандай алыс емес. Болашақтың шын мәнінде қандай болатынын болжай алмайтынымызды да есте ұстаған жөн. Қазіргі әлем кейде 30 жыл бұрын қиял болып көрінген нәрсе бүгінде шындыққа айналатынын дәлелдеді. Барлық тезистер (әсіресе адамның телепортациясына қатысты) бар ақпаратқа және зерттеулерді дамыту болжамдарына негізделген. Сондықтан кванттық есептеулер технологиясы жақын арада қолжетімді және түсінікті болады деп үміттенеміз. Және, әрине, біз бұл революцияның біздің өмірімізде болғанын қалаймыз. Мен адамның бірден Марсқа немесе Альфа Центавриге қалай көшетінін көргім келеді. Армандар, армандар, армандар...
Сондай-ақ оқыңыз: