Teleportacja realna i nierealna zarazem. Uśmiech już jest w drodze
Trzeba jednak przyznać, że fizycy mają chyba pewne wyrzuty sumienia i starają się wrócić z teleportacją do świata makro. Np. we wrześniu ubiegłego roku z Chin dobiegły wieści, że tamtejsi uczeni chcą pierwszy raz w historii ludzkości dokonać teleportacji żywego organizmu! Przy okazji spróbują przetestować na żywych obiektach kwantowe zjawisko superpozycji, polegające na tym, że obiekt może istnieć w dwóch miejscach na raz. Robiono to już z fotonami, ale nikt nigdy nie zdecydował się wykorzystać do tego celu żyjącego stworzenia. Chińczycy planują do eksperymentu z kwantową superpozycją użyć bakterii. Mikrob wprowadzą w stan, w którym pojawi się w dwóch różnych miejscach, w tym samym czasie. Dali sobie na to trzy lata, więc już wkrótce przekonamy się, czy to w ogóle możliwe.
Niemieccy naukowcy też starają się dowieść, że teleportacja jest możliwa nie tylko na poziomie kwantowym, ale i w świecie klasycznej newtonowskiej fizyki. Fizycy z Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie teleportowali niedawno na niewielką odległość informację. Eksperyment przeprowadzono przy pomocy wiązek laserowych, które powiązano ze sobą w szczególny sposób. Informacja, jaką starano się przekazać, to polaryzacja wiązki lasera. Podczas przechodzenia przez specjalne urządzenie, promienie wymieniły się właściwościami. Pozwoliło to przypuścić autorom badania, że teleportacja jest uniwersalnym zjawiskiem we Wszechświecie, a nie przywilejem kwantowego mikroświata.
Choć naukowcy zatytułowali swój artykuł "Star Trek staje się rzeczywistością", od razu zaznaczyli, że dla teleportacji ludzi ta metoda się nie nadaje. Można ją bowiem zastosować jedynie do przekazywania informacji.
Przy obecnym stanie nauki i techniki mówi się jedynie o teleportacji kwantowej, dotyczącej tylko stanów cząstek elementarnych – oznacza ona przesłanie stanu kwantowego cząstki A do odległej cząstki B. Proces wiąże się ze zniszczeniem stanu kwantowego A. Teleportacja kwantowa nie jest procesem natychmiastowym. Nawet w najprostszym przypadku staje się niemożliwa bez klasycznego przekazu (np. światłowodem) informacji. Zatem, wbrew obiegowym wyobrażeniom, proces ten nie może zachodzić z prędkością większą od prędkości światła.
Czy to przesyłka bezstratna?
Aby teleportacja (w sensie makro) była możliwa, trzeba najpierw zniszczyć właściwości obiektu w punkcie wysyłki, by potem odtworzyć je w punkcie przeznaczenia. Czyli za każdym razem przy teleportacji człowiek umiera, by odrodzić się w nowym miejscu.
Teleportacja, wg tego jak przedstawił to David Darling w książce "Teleportacja", miałaby polegać na "zeskanowaniu" człowieka lub innego teleportowanego obiektu na poziome kwantowym, zapisaniu informacji o aktualnym stanie każdej znajdującej się w nim cząsteczki, każdego atomu i kwantu, a następnie przesłaniu tej informacji do miejsca docelowego. Po tej operacji obiekt trzeba by "rozmontować" atom po atomie - elementy zostałyby posegregowane i wrzucone do odpowiednich pojemników, gdzie czekałyby na moment, aż będą znów potrzebne. W miejscu docelowym natomiast, po odebraniu przesłanej informacji, teleporter będzie odbudowywał obiekt, zgodnie z instrukcjami zawartymi w przesłanej wiadomości. Interesujący jest fakt, że materia nie byłaby przesyłana, a jedynie składowana w teleporterze. Przesyłane miałyby być wyłącznie informacje potrzebne do odbudowania teleportowanego obiektu.
Pytanie brzmi, czy po takiej operacji dalej jesteśmy tą samą osobą, czy już kimś innym? Co z naszą świadomością? Jak można teleportować pamięć i uczucia? Jak wyodrębnić organy i tkanki, od których zależą nasze wspomnienia? Co w przypadku, gdy podczas teleportacji wystąpi problem i w miejscu docelowym powstanie nasz klon, ale my tutaj nie zostaniemy "rozmontowani"? Która osoba w takim przypadku jest tą prawdziwą - która powinna zostać zlikwidowana, a która żyć dalej?
A co z człowiekiem "niedoteleportowanym" i zawieszonym gdzieś w cyberprzestrzeni? Da się go "odzyskać", czy zostanie całkowicie sformatowany? A wszelkiego rodzaju działalność kryminalna? Czy czulibyście się bezpiecznie, gdyby w Waszym domu był teleport, który nie jest należycie zabezpieczony przed nieautoryzowanym użyciem?
Z drugiej strony, Darling zwrócił uwagę na fakt, że całą technologię można wykorzystać także do celów medycznych, a dokładniej w dziedzinie transplantologii. Teleporter mógłby zeskanować dowolną część ciała np. wątrobę, serce lub nawet całą kończynę i gdy będzie to konieczne, odtworzyć ją na podstawie zapisanej wcześniej informacji. Rozwiązałoby to problem oczekiwania na organ od dawcy, ponieważ w takim przypadku mógłby on być dostępny w zasadzie od... ręki.
Od spinów po 10 kilo węgla
Są tacy, którzy wierzą, że możliwość teleportacji ludzi została już dowiedziona. Miało to miejsce dwa lata temu. Zespół naukowców z University of Technology w Delft w Holandii dokonał wówczas rzeczy, w którą trudno nam uwierzyć: w swoim przełomowym eksperymencie teleportował atomy na odległość 3 m. Tym samym przybliżył nas do momentu, w którym przenoszenie ludzi w przestrzeni w stylu "Star Treka" mogłoby stać się rzeczywistością. Profesor Hanson z Uniwersytetu w Delft mówił wtedy jednemu z serwisów internetowych: "To, co teleportujemy, to stan energetyczny cząsteczki. Jeśli przyjąć, że jesteśmy niczym więcej, jak tylko zbiorem cząsteczek połączonych ze sobą w pewien określony sposób, to w zasadzie powinno być możliwe teleportowanie nas z jednego miejsca do drugiego." Jak dodawał, nie ma żadnego prawa fizycznego, które mówiłoby, że takie zdarzenie jest niemożliwe.
Eksperyment, w którym zespół dokonał przeniesienia cząstek ze stuprocentową dokładnością, był ważnym krokiem w stworzeniu sieci kwantowej na wzór sieci internetowej (2). Informację w sieci przenoszono by wtedy pomiędzy ultraszybkimi komputerami kwantowymi, których moc przetwarzania byłaby nieporównywalnie większa od możliwości dzisiejszych komputerów. Co więcej, przesyłanie informacji w kwantowy sposób uniemożliwia jej zakłócenie czy przechwycenie, przez co taka sieć jest praktycznie w stu procentach bezpieczna.
W eksperymencie przeprowadzonym na Uniwersytecie Technologicznych w Delft naukowcom udało się przesłać informację kwantową dotyczącą spinu elektronu do drugiego elektronu, znajdującego się 3 m dalej. W odróżnieniu od podobnych eksperymentów z przeszłości naukowcy uzyskali 100-procentową powtarzalność tego efektu na obranej odległości.
Rosyjscy naukowcy z kolei znaleźli sposób na zachowanie "splątania kwantowego" przy przekazywaniu informacji na znaczne odległości. Początkowe badania fizyków były związane z badaniem jakości transmisji sygnału za pośrednictwem sieci światłowodowej. To tzw. tajna komunikacja kwantowa. W Moskiewskim Instytucie Fizyczno-Technicznym znaleziono algorytm, który pozwala na to, aby owa łączność była jeszcze bardziej tajna. Teleportacja była "ubocznym" efektem projektu. Siergiej Filippow, jeden z członków zespołu, wyjaśnia w publikacji na ten temat, jak z pomocą odkrytego efektu będzie można przemieszczać przedmioty lub ludzi: "Powiedzmy, że chcecie teleportować osobę. Aby to zrobić, nie przysyłacie wszystkich jej atomów. Mówicie, że składa się ona z 20 kg tlenu, 10 kg węgla i jakiejś ilości wodoru, a my bierzemy taką samą ilość tego wszystkiego na drugim końcu. Następnie wysyłacie zapisaną w atomach informację o ich połączeniu i organizacji. Na drugim końcu przewodu z waszej materii tworzymy taką właśnie osobę."
W pewnym sensie opisany "montaż" przypomina holografię - rekonstrukcję obrazu obiektów trójwymiarowych z wykorzystaniem lasera. Różnica polega na tym, że nie mówimy tu o szczególnym rodzaju fotografii, a odtwarzaniu człowieka "z krwi i kości", ze wszystkimi cechami szczególnymi i zdolnościami. Do takiego poziomu nauka jeszcze na pewno nie doszła. Badacze nauczyli się teleportować na razie tylko fotony. Właśnie one są zwykle nośnikami przesyłanej informacji. Na drugim końcu przewodu specjaliści potrafią już tworzyć ten sam stan mikroobiektu, w jakim był on na przeciwległym końcu. Teraz trzeba jednak nauczyć się stosować tę zasadę w bardziej złożonych systemach. To trudne, ponieważ kiedy system rośnie pod względem wielkości, to gwałtownie wzrasta także trudność teleportacji. Jak zauważa Filippow: "Teleportowanie dwóch atomów jest dwa razy bardziej skomplikowane niż jednego, a trzech - już osiem razy. Chcąc zaś ocenić stopień trudności teleportacji ludzi, trzeba wziąć pod uwagę, że człowiek składa się z 1024 atomów."
Atomy nieważne - ważny stan kwantowy
W 1993 r. grupa naukowców pod kierunkiem amerykańskiego fizyka Charlesa Bennetta z IBM wymyśla scenariusz, dzięki któremu można teleportować cząstki elementarne. Pierwszą w dziejach teleportację przeprowadza prof. Anton Zeilinger (3) w 1997 r.: w swoim laboratorium przenosi stan kwantowy cząstki światła fotonu (4). Potem bił kolejne rekordy - w Wiedniu przeprowadził teleportację fotonów z jednego brzegu Dunaju na drugi (na odległość 600 m), a trzy lata temu razem z kolegami teleportował fotony pomiędzy dwoma wyspami kanaryjskimi - La Palmą i Teneryfą, które dzieli 143 km! Mimo wszystko fizycy starają się teleportować coraz większe obiekty. W laboratorium prof. Zeilingera przeprowadzano udane próby z dużymi molekułami złożonymi z kilkudziesięciu atomów węgla.
"Można wymienić wszystkie atomy węgla w swoim organizmie i pozostać wciąż tą samą osobą, jeśli tylko nowe atomy ubiorą się w ten sam stan kwantowy co poprzednie", mówił niedawno prof. Zeilinger w rozmowie z "Gazetą Wyborczą". "Liczy się tylko stan kwantowy atomów, z których złożone jest moje ciało, a więc informacja o ich własnościach, ułożeniu. Same atomy są nieistotne. W rzeczywistości w trakcie życia stale wymieniamy atomy, z których jesteśmy zbudowani, a wciąż pozostajemy sobą."
Kwantowe właściwości cząstek - porównywane często do uśmiechu kota z Cheshire z "Alicji w Krainie Czarów", który może istnieć w oddzieleniu od samego kota - zostały przez fizyków już nie tylko oddzielone od fotonów, ale również teleportowane. Naukowcy z chińskiego Uniwersytetu Naukowo-Technologicznego w Hefei przesłali je w dodatku od razu w grupie, co można by porównać do jednoczesnego przesłania uśmiechu i kołysania ogonem przez kota (5).
Oznacza to, że w jednej teleportacji oddzielone i przeniesione zostały zarówno spin, jak orbitalny moment pędu fotonu. Poprzednio udawało się to z pojedynczymi właściwościami cząstek. Połączenie ich w teleportowane pakiety okazało się trudnym zadaniem, z którym poradził sobie dopiero zespół pod kierownictwem Chaoyanga Lu i Jian-Wei Pana ze wspomnianej uczelni.
Naukowcy wykorzystali silne impulsy laserowe w zakresie ultrafioletowym, tworząc trzy pary splątanych fotonów. Jedna z nich, znajdująca się w stanie zwanym przez uczonych hipersplątaniem, tworzy "kanał kwantowy". Druga para służy do pomiaru nieniszczącego stanów kwantowych. Trzecia zaś to fotony, których właściwości mają być teleportowane. Opis eksperymentów chińskich fizyków zamieściło czasopismo naukowego "Nature."
W praktyce jednak znacznie szybciej niż na teleportację mamy szansę na holoportację. Zdążył ją zaproponować wiosną 2016 r. Microsoft, przy okazji demonstracji nowych możliwości swoich gogli rzeczywistości rozszerzonej HoloLens (6). Najkrócej mówiąc, polega to na możliwości oglądania na żywo hologramu osoby znajdującej się w innym miejscu. Człowiek, który ma zostać wirtualnie przeniesiony w inne miejsce, musi być rejestrowany przez wiele kamer 3D ustawionych wokół niego. Nagrywają one jego ruchy i mowę. Dane te są następnie przesyłane do gogli HoloLens, po których założeniu następuje owa "holoportacja".
Może to tylko projekcja, ale i tak wydaje się już bardziej realna niż uśmiech kota z Cheshire.
