Teleportatie is de overdracht van materie of energie van de ene locatie naar de andere zonder dat een van hen de afstand in de traditionele fysieke zin overschrijdt. Toen Captain James T. Kirk van de tv-serie "Star Trek" en films voor het eerst de Starship Enterprise-ingenieur, Montgomery "Scotty" Scott, vertelde in 1967 "mij op te stralen", wisten de acteurs weinig dat de 1993-wetenschapper Charles H. Bennett en collega's zouden een wetenschappelijke theorie voorstellen die de reële mogelijkheid van teleportatie suggereerde.

Teleportatie werd in 1998 realiteit toen fysici van het California Institute of Technology een deeltje licht van de ene naar de andere locatie kwantum-teleporteerden in een lab zonder dat het fysiek de afstand tussen de twee locaties overschrijdt. Hoewel sommige overeenkomsten bestaan tussen science fiction en science fact, verschilt de teleportatie in de echte wereld aanzienlijk van de fictieve wortels.
Teleportation Roots: Quantum Physics and Mechanics

De tak van wetenschap die daar het eerst toe leidde teleportatie in 1998 vindt zijn oorsprong in de vader van de kwantummechanica, de Duitse natuurkundige Max Planck. Zijn werk in 1900 en 1905 in de thermodynamica leidde hem tot de ontdekking van verschillende pakketten energie die hij "quanta" noemde. In zijn theorie, nu bekend als de constante van Planck, ontwikkelde hij een formule die beschrijft hoe quanta op subatomair niveau zowel als deeltjes en golven presteert.

Veel regels en principes in de kwantummechanica op macroscopisch niveau beschrijven deze twee soorten gebeurtenissen: het dubbele bestaan van golven en deeltjes. Deeltjes zijn gelokaliseerde ervaringen en brengen zowel massa als energie in beweging over. Golven, die gedelokaliseerde gebeurtenissen vertegenwoordigen, verspreiden zich over ruimtetijd, zoals lichtgolven in het elektromagnetische spectrum, en dragen energie maar geen massa terwijl ze bewegen. Bijvoorbeeld, de ballen op een pooltafel - objecten die u kunt aanraken - gedragen zich als deeltjes, terwijl rimpelingen op een vijver zich gedragen als golven waar "geen netto transport van water is: vandaar geen netto transport van massa", schrijft Stephen Jenkins, natuurkundehoogleraar aan de Universiteit van Exeter in het Verenigd Koninkrijk
Fundamentele regel: het onzekerheidsprincipe van Heisenberg

Een fundamentele regel van het universum, ontwikkeld door Werner Heisenberg in 1927, nu bekend als het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, zegt dat er bestaat een intrinsieke twijfel verbonden aan het kennen van de exacte locatie en stuwkracht van elk individueel deeltje. Hoe meer u een van de kenmerken van het deeltje kunt meten, zoals stuwkracht, hoe onduidelijker de informatie over de locatie van het deeltje wordt. Met andere woorden, het principe zegt dat je beide toestanden van het deeltje niet tegelijkertijd kunt kennen, laat staan de meerdere toestanden van veel deeltjes tegelijk kennen. Op zichzelf maakt het onzekerheidsprincipe van Heisenberg het idee van teleportatie onmogelijk. Maar dit is waar de kwantummechanica raar wordt, en het is te danken aan de studie van fysicus Erwin Schrödinger naar kwantumverstrengeling.
Spooky Action on a Distance and Schrödinger's Cat
Einstein, "spookachtige actie op afstand" genoemd, zegt in wezen dat de meting van een verward deeltje de meting van het tweede verwarde deeltje beïnvloedt, zelfs als er een grote afstand tussen de twee deeltjes is.

Schrödinger beschreef dit fenomeen in 1935 als een "afwijking van klassieke gedachtegangen" en publiceerde het in een tweedelig artikel waarin hij de theorie "Verschränkung" of verstrengeling noemde. In dat artikel, waarin hij ook sprak over zijn paradoxale kat - levend en dood tegelijkertijd totdat observatie het bestaan van de toestand van de kat instortte in het feit dat hij dood of levend was - suggereerde Schrödinger dat wanneer twee afzonderlijke kwantumsystemen verstrikt of kwantumvol worden gekoppeld vanwege een eerdere ontmoeting, is een verklaring van de kenmerken van het ene kwantumsysteem of de status niet mogelijk als het niet de kenmerken van het andere systeem bevat, ongeacht de ruimtelijke afstand tussen de twee systemen.

Quantum verstrengeling vormt de basis van kwantumteleportatie-experimenten die wetenschappers tegenwoordig uitvoeren.
Quantum Teleportation en Science Fiction

Teleportatie door wetenschappers is tegenwoordig afhankelijk van kwantumverstrengeling, zodat wat er met het ene deeltje gebeurt meteen met het andere gebeurt. In tegenstelling tot science fiction gaat het er niet om een object of een persoon fysiek te scannen en naar een andere locatie te verzenden, omdat het momenteel onmogelijk is om een exacte kwantumkopie van het oorspronkelijke object of de juiste persoon te maken zonder het origineel te vernietigen.

In plaats daarvan staat kwantumteleportatie voor het verplaatsen van een kwantumtoestand (zoals informatie) van het ene atoom naar een ander atoom over een aanzienlijk verschil. Wetenschappelijke teams van de Universiteit van Michigan en het Joint Quantum Institute aan de Universiteit van Maryland hebben in 2009 gemeld dat ze dit specifieke experiment met succes hebben voltooid. In hun experiment ging informatie van het ene atoom een meter uit elkaar naar het andere. Wetenschappers hielden elk atoom in afzonderlijke behuizingen tijdens het experiment.
Wat de toekomst in petto heeft voor teleportatie

Terwijl het idee om een persoon of een object van de aarde naar een verre locatie in de ruimte te transporteren, nog steeds bestaat Op dit moment sciencefiction, kwantumteleportatie van gegevens van het ene atoom naar het andere heeft potentieel voor toepassingen in meerdere arena's: computers, cybersecurity, internet en meer.

In principe elk systeem dat afhankelijk is van het verzenden van gegevens van de ene locatie naar een ander ziet datatransmissies veel sneller plaatsvinden dan mensen zich kunnen voorstellen. Wanneer kwantumteleportatie ertoe leidt dat gegevens van de ene naar de andere locatie worden verplaatst zonder tijdsverloop vanwege superpositie - de gegevens in zowel de dubbele status van zowel 0 als 1 in het binaire systeem van een computer totdat meting de status in 0 of 1 instort - gegevens worden verplaatst sneller dan de snelheid van het licht. Wanneer dit gebeurt, zal computertechnologie een hele nieuwe revolutie ondergaan