Lehetséges a teleportálás?

Tudósok először 1993-ban bizonyították, hogy a teleportálás lehetséges, amikor az IBM csapata publikált egy tanulmányt a Physical Review Letters folyóiratban a kvantumállapotok teleportálásáról, nem pedig tárgyakról. 

Öt évvel később a Kaliforniai Technológiai Intézet és az Egyesült Királyságban található Walesi Egyetem fizikaprofesszorai a gyakorlatban is megvalósították az elméletet: egy fotont teleportáltak – ami a fényt hordozó részecske – egy méternyi koaxiális kábelen keresztül, amelyet általában műholdas jelek vagy szélessávú internetkapcsolat továbbítására használnak, írja a Popular Mechanics.

Akárcsak a repülő autók vagy az időutazás, az a képesség, hogy valamit azonnal elmozdítsunk a fizikai térben, rendkívül izgalmas, még ha lehetetlennek is tűnik. De a tudósok meg vannak győződve arról, hogy a kvantumszámítógépes technológia áttörése a teleportálást valósággá teheti.

Eddig a legfejlettebb teleportációs kísérletek fotonokra támaszkodtak, de 2020-ban a kutatók felfedezték, hogy lehetséges lehet az elektronok teleportálása is, amelyek hosszabb ideig képesek megőrizni kvantumállapotukat.

Ez azt jelenti, hogy a bonyolultabb anyagok teleportálása lehet a következő lépés? Ha fényrészecskéket és elektronokat A pontból B pontba tudunk teleportálni, teleportálhatunk-e teljes atomokat, molekulákat, élő sejteket, és végül egy bátor emberi alanyt? És ami talán még fontosabb: még ha meg is találnánk a módját, hogy teljes embereket teleportáljunk... vajon meg kellene-e tennünk?

Végül is nincs garancia arra, hogy a tested összes részecskéje, miután az úti célján újra összeállt, pontosan ugyanazt az "eredeti" énedet adná ki.

A kvantumszámítógépek a kvantumösszefonódás furcsa tudományán alapulnak, amelynek semmi köze a mindennapi tapasztalatainkhoz a newtoni mechanikáról, például tömegekről, erőkről és ezek hatásairól. Az összefonódás a kvantummechanika birodalmába tartozik, ahol az anyag és az energia szubatomi méretben különös módon viselkedik. Az összefonódott részecskék fizikai tulajdonságai – például helyzet, lendület, spin vagy polarizáció – átvitele egyik részecskéről a másikra történik, látszólag varázslatos módon és a távolságtól függetlenül.

Ez a titokzatos természeti elv izgalmas gyakorlati alkalmazást nyert a kvantumszámítógépekben. Míg a mai számítógépek elektronikus biteken alapulnak, amelyeknek két állapota van (1 vagy 0), addig a kvantumszámítógépek kvantumbiteken (qubit) működnek, amelyek egyszerre két állapotban léteznek. Ezt koherens szuperpozíciónak nevezik.

Egy qubit egyszerre két számítást is végezhet, mert mindkét állapotban létezik. Ha ezeket a qubiteket kvantumösszefonódással összekapcsoljuk, az a számítási teljesítményt exponenciálisan növeli; a mai kvantumszámítógépek hatalmas terheléseket képesek sokkal gyorsabban kezelni. Például egy 2019-es Google-tanulmány szerint egy adott számítás körülbelül 200 másodperc alatt készült el egy kvantumáramkörön, míg a leggyorsabb hagyományos szuperszámítógéppel 10 000 évig tartott volna.

Ez teszi a kvantumszámítógépes kutatást a teleportációs technológia továbbfejlesztésének legígéretesebb eszközévé.

Az 1990-es évek óta számos fejlesztés történt a teleportációs technológiában. Az osztrák Innsbrucki Egyetem és az amerikai Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet tudósai 2002-ben részecskéket teleportáltak kvantumösszefonódás segítségével. Ez volt az első alkalom, hogy teleportálást végeztek az eredeti és a végső részecske közötti közvetlen kapcsolat nélkül. 2016-ban a kanadai Calgary Egyetem fizikaprofesszorai egy részecskét hat kilométeren (közel négy mérföldön) keresztül teleportáltak a város optikai szálas adatkábelein. Egy évvel később kínai tudósok egy fotont teleportáltak a Földről egy, a bolygó felett 300 kilométer magasan keringő műholdra.

A legkritikusabb mérföldkő talán 2012-ben történt, amikor az osztrák Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia kutatói fotonokat teleportáltak a spanyol Kanári-szigeteken lévő két szárazföldi pont között – a nyílt levegőn keresztül. Ez a csapat nem használt semmilyen kábelt vagy más fix médiumot a részecskék továbbításához, ami közelebb áll ahhoz, ahogyan a teleportációt a tudományos-fantasztikus irodalom elképzeli.

A kvantumállapotok átvitelére szolgáló ideális mechanizmust azonban a tudósok még nem határozták meg. Kábelek, fényimpulzusok vagy akár rádióhullámok lehetnek a legjobb megoldások? Vajon a teleportáció csak a világűr vákuumában működhet?

A teleportáláshoz kapcsolódó legnagyobb kihívás etikai kérdésekben rejlik. A kvantumállapotok átvitele során az eredeti állapot megsemmisülhet, ami elkerülhetetlen kérdéseket vet fel, különösen emberek teleportálása esetén.

Bár a technológia jelenlegi állása szerint az emberek teleportálása nem lehetséges, a kvantummechanika lehetőségei továbbra is lenyűgözőek és reményteljesek a jövő szempontjából.

Kapcsolódó anyagok:

Megélhet az ember az űrben hosszabb távon a súlytalanság állapotában?

A nyitókép csak illusztráció, forrás: Midjourney