Fizičari iz Austrije i SAD su nezavisno jedni od drugih po prvi put demonstrirali kvantnu teleportaciju sa atomima. Novi rezultati mogli bi da predstavljaju ključan pomak u razvoju kvantnih računara
Iako nisu stvarno teleportirali materiju sa jednog mesta na drugo, kao što to rutinski odrađuju junaci popularnog filmskog serijala "Zvezdane staze", fizičari su uspeli da iz jednog atoma izvuku kvantnu karakteristiku i prenesu je do drugog atoma. Ovakav podvig tzv. kvantne teleportacije, kojeg su nezavisno jedni od drugih objavili naučnici iz Austrije i SAD u naučnom časopisu "Nature", broju od 17. juna, doveo je naučnike korak bliže izradi tzv. kvantnih računara, koji bi, u poređenju sa konvencionalnim računarima, trebali da budu neuporedivo efikasniji u izvođenju specifičnih zadataka, kao što je pretraga baze podataka za određenom informacijom.
Fizičari su još ranih osamdesetih godina prošlog veka shvatili da bi se aspekti kvantne mehanike – fizike malih paketića materije i energije kao što su atomi i fotoni – mogli iskoristiti za značajno poboljšanje nekih tipova računara i sredstava komunikacije. Od tada, naučnici intenzivno rade na iznalaženju načina na koji bi mogli da upotrebe individualne naelektrisane atome ili jone kao kvantne bite informacije ili tzv. “kubite”. Za razliku od bita u konvencionalnom računaru, koji predstavlja isključivo jedinicu ili nulu, kubit može istovremeno da predstavlja više brojeva. Štaviše, kubiti se mogu međusobno dovesti u vezu, što znači da se između njihovih kvantnih stanja – na primer, energetskih nivoa određenih elektrona – može uspostaviti korelacija na većem međusobnom rastojanju. Naučnici očekuju da će ova karakteristika omogućiti razmenu informacija između komponenata kvantnog računara.
U najnovijim eksperimentima, timovi fizičara sa Univerziteta u Insbruku (Austrija) i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju iz Boldera u Koloradu (SAD), koristili su električna polja na temperaturama blizu apsolutne nule da postave tri jona u kontrolisano stanje lebdenja. Tim iz Insbruka, kojeg je predvodio dr Rajner Blat, upotrebio je jone kalcijuma, dok su naučnici iz Amerike, koje je predvodio dr Dejvid Vajnlend, upotrebili jone berilijuma.
Primenom kontrolisane sekvence laserskih pulseva, naučnici su naterali jedan od jona u električnom polju u određeno kvantno stanje, dok su drugi i treći jon uskladili, odnosno doveli u međusobnu vezu. Dodatnim laserskim pulsevima obe grupe naučnika dokazale su da je moguć prenos laserski nametnutog kvantnog stanja sa prvog jona do trećeg preko “usklađenog para”. Naučnici iz Insbruka su pri tom uspeli da fokusiraju laser toliko precizno da su mogli da sprovode operacije na pojedinačnim jonima koji su lebdeli na međusobnom rastojanju od 5 mikrometara (mikrometar = milioniti deo metra).
Pre nekoliko godina, drugi istraživački timovi su pokazali da je kvantna teleportacija moguća upotrebom raznih kvantnih entiteta: fotona, svetlosnih snopova i velikih grupa atoma unutar molekula tečnosti. Međutim, novi napredak na polju teleportacije poprilično se razlikuje od svega do sada učinjenog. Kao prvo, teleportacija između pojedinih jona otvara put sistemima koji sadrže više jona što bi bio značajan korak napred ka praktičnim kvantnim računarima. Takođe, u prošlosti su kvantni prenosi registrovani samo kad su se dešavali određeni nasumični procesi, kao što je istovremeni pad fotona na detektor. Timovi iz Insbruka i Boldera su pokazali da su u stanju da izvedu teleportaciju po želji. Slične procedure teleportacije, ali u mnogo daljoj budućnosti, mogle bi da vode premeštanju svih definisanih osobina atoma nekog složenog tela, kao što je recimo virus, na neku novu gomilu atoma. Na ovaj način, vizija zacrtana u Zvezdanim stazama i brojnim drugim naučnofantastičnim filmovima i knjigama mogla bi da postane realnost.
Teleportacija od naučne fantastike do realnosti
Teleportacija je naziv koji su pisci naučne fantastike upotrebili za postupak raščinjavanja ili “dezintegracije” predmeta ili osoba (nazovimo ih originalima) na jednom mestu, dok se njihova savršena kopija pojavljuje na nekom drugom mestu. Kako se teleportacija postiže, pisci nisu najdetaljnije objasnili
Teleportacija je naziv koji su pisci naučne fantastike upotrebili za postupak raščinjavanja ili “dezintegracije” predmeta ili osoba (nazovimo ih originalima) na jednom mestu, dok se njihova savršena kopija pojavljuje na nekom drugom mestu. Kako se teleportacija postiže, pisci nisu najdetaljnije objasnili, međutim izgleda da se osnovna ideja sastoji u skeniranju originala na takav način da se iz njega izvlače sve moguće informacije, koje se zatim prenose do prijemnika i upotrebljavaju za izradu kopije, ne nužno iz materijala originala, već može-biti iz atoma iste vrste, koji se u postupku formiranja kopije uređuju na isti način kao kod originala. Mašina za teleportaciju delovala bi u tom slučaju kao faks mašina, sem što bi radila na trodimenzionalnim telima i proizvodila bi tačnu kopiju, a ne samo površno sličan faksimil, i što bi u procesu skeniranja uništavala original.
Nekoliko pisaca razmatralo je teleportere koji čuvaju original, pa bi se fabula romana uvek strašno zakomplikovala kad bi se original i teleportirana verzija sreli. Godine 1993. sastala se međunarodna grupa naučnika i nakon dužeg većanja potvrdila intuicije glavne grupacije pisaca naučne fantastike dokazavši da je savršena teleportacija principijelno moguća, ali samo ako se pri tome uništi original. U međuvremenu, drugi naučnici su planirali ozbiljne eksperimente kako bi u sledećih nekoliko godina demonstrirali teleportaciju na mikroskopskim telima, kao što su pojedinačni atomi ili fotoni.
Obožavaoci naučne fantastike su živnuli, međutim, bili bi strašno razočarani da su znali da nijedan od tih naučnika nije očekivao, a ne očekuje ni danas, da će praktična teleportacija ljudi ili makroskopskih tela biti izvediva u nekoj predvidljivoj budućnosti. Teleportacija sve do nedavno nije ni uzimana za ozbiljno, jer se smatralo da bi narušila kvantnomehanički princip neodređenosti, koji zabranjuje svakom procesu merenja ili skeniranja da izvuče sve informacije iz nekog atoma ili drugog tela. Prema principu neodređenosti, što se tačnije neko telo skenira, to se više narušava samim aktom skeniranja, sve do tačke kad je izvorno stanje tela potpuno narušeno, a pri tome nije izvučeno dovoljno informacija da se napravi savršena kopija tela. Ovo zvuči kao čvrst argument protiv teleportacije: ako ne možeš da izvučeš dovoljno informacija iz tela da napraviš savršenu kopiju, onda savršena kopija uopšte ne može da se napravi. Ipak, šest naučnika je iznašlo način da se zaobiđe ova logika, koristeći proslavljenu i paradoksalnu karakteristiku kvantne mehanike poznatu kao Ajnštajn-Podolski-Rozen efekat.
Ukratko, oni su pronašli način da izvuku deo informacija iz tela "A" koje bi trebalo teleportirati, dok se preostali, neskenirani deo informacije propušta preko pomenutog efekta u neko treće telo "C" koje nikada nije bilo u kontaktu sa "A". Kasnije, primenom tretmana na "C", koji zavisi od izvučene ili skenirane informacije, moguće je dovesti "C" u tačno isto stanje u kojem je telo "A" bilo pre skeniranja. "A" naravno više nije u tom stanju, jer je potpuno narušeno aktom skeniranja, tako da je ono što je postignuto teleportacija, a ne replikacija. Neskenirani deo informacije sa "A" prenosi se do "C" preko nekog posredničkog, intermedijarnog tela "B", koje dakle ineteraguje sa "C" i "A". Šezdesetih godina prošlog veka Džon Bel je pokazao da par usklađenih čestica, koje su jednom bile u kontaktu, ali su se kasnije suviše razdvojile da bi interagovale direktno, može ispoljiti individualno nasumično ponašanje, koje je suviše usaglašeno da bi se moglo objasniti klasičnom statistikom.
Eksperimenti na fotonima i drugim česticama su potvrdili ovakvo ponašanje, obezbeđujući jak dokaz za ispravnost kvantne mehanike, koja ih jednostavno objašnjava. Pošto Ajnštajn-Podolski-Rozen korelacije ne mogu same po sebi da obezbede smislenu i kontrolisanu poruku, smatralo se da je njihova jedina vrednost u potvrđivanju teorije kvantne mehanike. Međutim, danas se zna da kroz fenomen kvantne teleportacije one mogu da isporuče tačno onaj deo informacija o telu koji je suviše osetljiv da bi se izvukao skeniranjem i isporučio konvencionalnim metodama.
Iako nisu stvarno teleportirali materiju sa jednog mesta na drugo, kao što to rutinski odrađuju junaci popularnog filmskog serijala "Zvezdane staze", fizičari su uspeli da iz jednog atoma izvuku kvantnu karakteristiku i prenesu je do drugog atoma
Godine 1993. sastala se međunarodna grupa naučnika i nakon dužeg većanja potvrdila intuicije glavne grupacije pisaca naučne fantastike dokazavši da je savršena teleportacija principijelno moguća, ali samo ako se pri tome uništi original
Oliver Terzić