science >> Wetenschap > >> anders

Hoe teleportatie werkt

Seth Brundel, Het personage van Jeff Goldblum in â€œThe Flyâ€ herinnert ons eraan hoe rommelig de hele teleportatiebusiness kan zijn. 20th Century-Fox/Getty Images

Ziek van die waanzinnige ochtendschool drop-offs? Verlangen naar een ochtend woon-werkverkeer zonder snelwegwoede en stank van het openbaar vervoer?

We zullen, gelukkig voor jou, de wetenschap werkt aan een antwoord, en het kan zo simpel zijn als het scannen van je lichaam tot op subatomair niveau, al je favoriete onderdelen op punt A vernietigen en vervolgens alle gescande gegevens naar punt B sturen, waar een computer u in een fractie van een seconde vanuit het niets een back-up maakt.

Zeker wel, het komt erop neer dat je je kind elke ochtend in een subatomaire houtversnipperaar steekt, maar denk eens aan alle tijd die u bespaart!

Het heet teleportatie , en je kent het waarschijnlijk het beste van 'Star Trek' en 'The Fly'. Indien gerealiseerd voor mensen, deze verbazingwekkende technologie zou het mogelijk maken om grote afstanden af te leggen zonder fysiek de ruimte ertussen te overschrijden. Wereldwijd transport wordt onmiddellijk en interplanetair reizen wordt letterlijk een kleine stap voor de mens.

Twijfelachtig? Bedenk even dat teleportatie sinds 1993 niet meer strikt sci-fi is. het concept verplaatste zich van het rijk van de onmogelijke fantasie naar de theoretische realiteit. Natuurkundige Charles Bennett en een team van IBM-onderzoekers bevestigden dat kwantumteleportatie mogelijk was, maar alleen als het oorspronkelijke object dat werd geteleporteerd, werd vernietigd. Waarom? De handeling van het scannen verstoort het origineel zodat de kopie het enige overgebleven origineel wordt.

Deze openbaring, voor het eerst aangekondigd door Bennett op een jaarlijkse bijeenkomst van de American Physical Society in maart 1993, werd gevolgd door een rapport over zijn bevindingen in de 29 maart, 1993, uitgave van Physical Review Letters. Sinds die tijd, experimenten met fotonen hebben bewezen dat kwantumteleportatie, in feite, mogelijk.

Het werk gaat vandaag door, als onderzoekers elementen van telecommunicatie combineren, transport en kwantumfysica op verbazingwekkende manieren.

Teleportatie:recente experimenten

Teleportatie-experimenten veroorzaken nogal wat rommel in sciencefiction, het produceren van inside-out bavianen, gen-gesplitste monsters en gedematerialiseerde gekken als niemands zaak.

In werkelijkheid, echter, de experimenten zijn tot dusverre vrij van gruwelen en over het algemeen veelbelovend.

In 1998, natuurkundigen van het California Institute of Technology (Caltech), samen met twee Europese groepen, maakte IBM's teleportatietheorie werkelijkheid door met succes een foton te teleporteren - een energiedeeltje dat licht draagt.

Het Caltech-team las de atomaire structuur van een foton, stuurde deze informatie over 3,28 voet (ongeveer 1 meter) coaxkabel en creëerde een replica van het foton aan de andere kant. Als voorspeld, het originele foton bestond niet meer toen de replica verscheen.

Om het experiment uit te voeren, de Caltech-groep moest een klein ding omzeilen dat de Onzekerheidsprincipe van Heisenberg . Zoals elke doos, katachtige in kwantumtoestand zal je vertellen, dit principe stelt dat je niet tegelijkertijd de locatie en het momentum van een deeltje kunt weten. Het is ook de belangrijkste barrière voor teleportatie van objecten die groter zijn dan een foton.

Maar als je de positie van een deeltje niet kunt weten, hoe kun je dan een beetje kwantumteleportatie uitvoeren? Om een foton te teleporteren zonder het Heisenberg-principe te schenden, de Caltech-fysici gebruikten een fenomeen dat bekend staat als: verstrikking . in verstrikking, je hebt minimaal drie fotonen nodig om kwantumteleportatie te bereiken:

Foton A:het te teleporteren foton
Foton B:Het transporterende foton
Foton C:Het foton dat verstrengeld is met foton B

Als onderzoekers foton A te nauwkeurig probeerden te bekijken zonder verstrengeling, ze zouden het stoten, en daarmee veranderen. Door fotonen B en C te verstrengelen, onderzoekers kunnen wat informatie over foton A extraheren, en de overige informatie zou via verstrengeling aan B worden doorgegeven, en dan door naar foton C. Als onderzoekers de informatie van foton A toepassen op foton C, ze creëren een exacte replica van foton A. Echter, foton A bestaat niet meer zoals het deed voordat de informatie naar foton C werd gestuurd.

Met andere woorden, wanneer Captain Kirk naar een buitenaardse planeet straalt, een analyse van zijn atomaire structuur gaat door de transportkamer naar zijn gewenste locatie, waar het een Kirk-replica bouwt. In de tussentijd, het origineel dematerialiseert.

Sinds 1998, wetenschappers hebben zich nog niet helemaal opgewerkt tot teleporterende bavianen, omdat het teleporteren van levende materie oneindig lastig is. Nog altijd, hun vooruitgang is behoorlijk indrukwekkend. In 2002, onderzoekers van de Australian National University hebben met succes een laserstraal geteleporteerd, en in 2006, een team van het Deense Niels Bohr Institute teleporteerde informatie die was opgeslagen in een laserstraal naar een wolk van atomen op ongeveer een halve meter afstand.

"Het is een stap verder, want voor het eerst gaat het om teleportatie tussen licht en materie, twee verschillende objecten, " legde teamleider Dr. Eugene Polzik uit. "De ene is de drager van informatie en de andere is het opslagmedium" [bron:CBC].

In 2012, onderzoekers van de University of Science and Technology of China hebben een nieuw teleportatierecord gemaakt. Ze teleporteerden een foton 60,3 mijl (97 kilometer), 50,3 mijl (81 kilometer) verder dan het vorige record [bron:Slezak]. Slechts twee jaar later, Europese natuurkundigen konden kwantuminformatie teleporteren via een gewone optische vezel die wordt gebruikt voor telecommunicatie [bron:Emerging Technology from the arXiv].

Gezien deze vorderingen, je kunt zien hoe kwantumteleportatie de wereld van kwantumcomputing zal beïnvloeden ver voordat het je ochtendwerktijd helpt. Deze experimenten zijn belangrijk bij het ontwikkelen van netwerken die kwantuminformatie kunnen verspreiden met transmissiesnelheden die veel sneller zijn dan de krachtigste computers van vandaag.

Het komt allemaal neer op het verplaatsen van informatie van punt A naar punt B. Maar zullen mensen ooit ook die kwantumuitstap maken?