Na rozdíl od zákonů klasické mechaniky jsme se naučili přenášet informace rychleji než rychlost světla. RIA Novosti zjistila, jak si vyměňují data qubits a proč je nemožné teleportovat hmotný objekt.
Tajemný kvantový svět
V kvantovém světě se informace měří v qubits. Na rozdíl od klasických bitů, jsou schopny zůstat současně ve dvou stavech - logická nula a jeden - dokud nejsou měřeny, nebo spíše, než je čtena informace.
Role qubit hraje umělý atom se dvěma úrovněmi energie. Pokud je atom na nižší energetické úrovni, stav systému je logická nula, na horním je logický. Fyzicky může být qubit ztělesněn ve fotonu, molekule, iontu, atomu, kvantové tečce - ve všem, co emituje a absorbuje kvanta elektromagnetické energie. Například supravodivé křivky jsou elektrický obvod vyrobený z tenkých vrstev kovu ochlazeného na ultra nízké teploty, mezi nimiž páry elektronů tunely přes tenké vrstvy izolátoru.
Protože mluvíme o kvantovém světě, je nemožné říci, v jakém stavu je v daném okamžiku elektron v hranici. To otevírá příležitosti pro teleportaci - přenos něčeho ve vesmíru.
"Kvantová teleportace vyžaduje tři superpozice qubits." Řekněme, že potřebujeme přenášet informace z prvního prvku do třetího a neměli by interagovat, to znamená, že by neměli být poblíž. Pak jsou třetí a druhý qubity zapleteny pomocí logické operace - jejich stavy jsou vzájemně závislé a samy se nazývají zapletené. A pokud se měří stav jednoho z nich, stav druhého bude automaticky opačný. Je to jako házet černé a bílé koule do krabičky a pak náhodně vytáhnout jednu z nich: barva druhé bude známa se 100% pravděpodobností, “říká Ilya Besedin, inženýrka v supravodivé metamateriálové laboratoři v NUST MISIS.
Poté musí druhý qubit komunikovat s prvním. Existují dva hlavní způsoby, jak je přimět k „chatování“. Nejprve se změní rezonanční frekvence jednoho atomu tak, že se časově shoduje s frekvencí jiného atomu, po které excitace z jednoho přechází přes elektrické pole do druhého. Druhou možností je, že systém je vystaven mikrovlnnému záření, takže absorpční koeficient jednoho atomu závisí na stavu druhého. Poté, co qubits „promluví“, se jejich stavy načtou.
Propagační video:
Ve skutečnosti se v tuto chvíli qubity mění na klasické bity se známými informacemi. Poté se provede logická operace na třetím qubitu a ukáže se, že je ve stavu prvního. Připomeňme, že první a třetí qubity nikdy interagovaly, s výjimkou nepřímé „komunikace“přes druhý qubit. Kromě toho třetí byl v kontaktu s druhým, než si vyměnil informace s prvním.
Zmatený? Pak si představte, že jste dostali zkoušku A a podělili se o svou radost s tátou. Pak šli k mé matce a řekli jí to samé. A řekla vám, že auto poškrábala. A po rozhovoru se táta neznámým způsobem o tomto problému dozví. Je obtížné pochopit kvantovou mechaniku - je lepší se vyrovnat se svými zákony.
Nemůžete se hádat s teorií relativity
S pomocí kvantové teleportace mohou být informace přenášeny na velké vzdálenosti. Záznam zatím patří čínským vědcům, kteří posílali data ze Země na satelit přes 1400 kilometrů. Navíc si qubits sami vyměňují data okamžitě, dokonce rychleji než rychlost světla.
Vědci to potvrdili současným měřením stavu dvou zapletených qubitů na různých místech. Ukázalo se, že se skutečně „cítí“navzájem rychleji než pohyb světla.
Aby bylo možné extrahovat informace z quit, musí být dekódovány pomocí klasických bitů, jejichž přenosová rychlost nemůže překročit rychlost světla. Ačkoliv tedy kvantový svět nabízí neuvěřitelné příležitosti, lidé z důvodu své klasické povahy někdy z nich nemohou jednoduše plně využít.
„Kvantová teleportace je však ideální pro šifrovaný přenos dat. Informace lze samozřejmě také šifrovat pomocí klasických algoritmů. Ale tato metoda má slabost: výměna klíčů. Při dostatečném výpočetním výkonu lze zachytené šifrování vždy přečíst, “říká expert.
A protokoly založené na kvantové teleportaci vám umožňují matematicky prokázat, že na kvantové linii není odposloucháván. Jakmile se k němu outsider připojí, kvalita přenosu kvantového stavu se výrazně zhorší, bez ohledu na technické vybavení vetřelce. A obě strany okamžitě zjistí, že jejich rozhovor již není soukromý.
Nebude žádný teleport?
Chcete-li sdílet zábavné video s přítelem, potřebujete oba počítače nebo chytré telefony. Totéž platí pro teleportaci dat mezi qubity: pro přenos stavu potřebujete qubit vysílače a qubit příjemce, které jsou již umístěny na správném místě. To znamená, že před odesláním dat musíte fyzicky přesunout objekt, který je obdrží. Zatím to můžeme dělat jen klasickým způsobem: podél známé dráhy - od bodu „A“po bod „B“. A v žádném případě okamžitě.
A co teleportace jakéhokoli hmotného předmětu jako celku - například člověka? Nakonec, v konečné analýze, hmota sestává z atomů, tj. Kvantových systémů, mezi nimiž lze přenášet informace. K tomu budete muset teleportovat údaje o všech atomech těla na jiné atomy umístěné na jiném místě, a tím znovu vytvořit osobu.
Ale pro každý akt převodu je nutné složité technické vybavení. Osoba o hmotnosti asi 70 kilogramů obsahuje 6,7 * 1027 atomů. Je neuvěřitelně obtížné přenášet informace o všech částicích se 100% přesností - a v tuto chvíli to není technicky proveditelné. Přesto je teleportace hmotného objektu příliš přitažlivým úkolem, než aby jej odmítl.