Телепортация: новая реальность уже сегодня и завтра

Если у людей спросить, какую суперспособность они хотели бы приобрести, многие бы, не задумываясь, ответили: телепортацию. Передача материи или энергии из одного места в другое без физического пересечения расстояния — что может быть практичнее и удобнее? Но, увы, телепортация — удел литературных и кинематографических героев. Или нет?

Возможно ли такое перемещение в жизни, вне страниц книг и сценариев? Работают ли учёные над тем, чтобы приблизиться к телепортации, понять, как можно воплотить эту фантастическую способность в реальности? Существует ли хотя бы крохотный шанс реализации этой полезной технологии.

Удивительно, но ответ на все эти вопросы — «да». И это фантастическое будущее уже не за горами.

Что такое телепортация?

Под термином «телепортация» мы подразумеваем мгновенное перемещение объектов на любое расстояние. Разумеется, с самого появления этого понятия сразу же возникло множество домыслов и мифов. Например, существует расхожая легенда о Филадельфийском эксперименте 1943 года, где якобы удалось на 320 километров телепортировать американский эсминец «Элдридж». Конспирологи уверены, что уже тогда существовала технология для мгновенного перемещения — однако хоть сколько-нибудь достоверных фактов по этому поводу нет и не было.

В научном обществе этому явлению уделяют большое внимание, и любые достижения в этой области широко обсуждаются. Пока что назвать их прорывными сложно, однако уже были проведены реально успешные опыты. Речь, правда, идёт не о тех перемещениях в пространстве, представление о которых у нас сформировалось из массовой культуры. Эксперименты ведутся в области так называемой квантовой телепортации.

Пока что известные физики сомневаются, что когда-либо удастся телепортировать людей. Однако многие прорывные технологии в своё время были крайне скептически встречены современниками: так, критике подвергались аэропланы, электрические лампочки, первые автомобили. Поэтому другие эксперты настроены куда более оптимистично.

Долгие шаги к квантовым перемещениям

В 1993 году американский физик Чарльз Беннетт при помощи формул доказал возможность мгновенных квантовых перемещений. Правда, это было возможно лишь в теории: доказательство выглядело, как абстрактные уравнения, которые невозможно доказать на практике. Оптимизма учёным добавляло то, что чёрные дыры, гравитационные волны и другие явления тоже в своё время появились математическим путём, и лишь много позже их существование подтвердилось с помощью экспериментов.

И действительно: активные исследования привели к первому успешному опыту уже через несколько лет. Правда, требуется сразу уточнить важный момент: речь не о том, что мы видели в кино, а именно о квантовой телепортации. Проще говоря, перемещается не сам материальный объект, а информация о его квантовом состоянии — то есть исходный объект пропадает в точке А, а в точке Б появляется его точная копия.

Звучит непонятно? Тогда так: технологию можно сравнить с факсом: перемещается не сам документ, а информация о нём, но в результате на выходе оказывается его точная копия. То же самое в квантовой телепортации, только в ней отсылаемый материальный объект исчезает.

Как происходит квантовая телепортация

Вспомните про кота Шрёдингера из школьной программы. Этот зверь находится в суперпозиции — то есть существует сразу в нескольких состояниях. Пока мы не заглянем в коробку с котом, он и жив, и мёртв одновременно. То есть до измерения характеристик (до того, как мы сами не увидим состояние кота) он продолжает находиться в суперпозиции. Так и квантовые частицы: они могут одновременно находиться сразу в нескольких состояниях, полностью исключающих друг друга. Например, электрон не вращается вокруг ядра атома, а с разной вероятностью находится одновременно во всех точках орбиты.

Сложно понять? Это нормально — природа квантовой механики до сих пор не объяснена даже самыми гениальными физиками мира. Просто возьмите эту характеристику квантовой суперпозиции за основу и читайте дальше.

Телепортация обязана интересному явлению — квантовой запутанности. Это когда между двумя элементарными частицами существует необъяснимая связь, за счёт которой они могут «общаться» между собой, находясь на огромном расстоянии друг от друга. Следуя этим вводным, можно точно предсказать состояние одной частицы, зная состояние другой.

Наглядный пример: у вас в руках две игральные кости, которые в сумме всегда выдают семь. Одну вы бросаете в сторону, другую — перед собой. Вы видите, что выбросили три на одном кубике — и теперь с уверенностью можете сказать, что на второй кости четвёрка. Запутанные частицы ведут себя именно так, и только так. Почему — пока учёные объяснить не могут, а вот проводить эксперименты, основываясь на феномене — легко.

Телепортация на практике

Первый практический опыт по телепортации провёл австрийский физик Антон Цайлингер. В лаборатории он создал пару запутанных фотонов (А и В), один из которых с помощью лазерного луча отправил в другую лабораторию в 144 километрах от первой. Обе частицы погрузились таким образом в состояние суперпозиции.

К первой паре фотонов учёный подключил третий (С) и заставил его вступить во взаимодействие с одной из запутанных частиц. Необъяснимая связь между А и В превратила В в точную копию частицы С. Она как будто мгновенно переместилась на расстояние в полторы сотни километров, не пересекая пространство физически.

Возможно ли, основываясь на этом, телепортировать предметы и людей? В теории — да. Нужно достаточное количество запутанных пар и «телепортационные кабины» в разных местах. Человек заходит в кабину, она анализирует квантовое состояние частиц, сравнивая их с запутанными, и посылает эту информацию в другую кабину, где происходит обратный процесс: из запутанных частиц воссоздается точная копия исходного объекта.

Телепортация людей

Конечно, на практике это не так просто. В теле человека примерно 7 октиллионов атомов (семь миллиардов миллиардов миллиардов). Проанализировать и описать каждую отдельную частицу и все связи между ними на сегодняшний день практически невозможно. Однако всё зависит лишь от технологий: как только появятся компьютеры, способные обрабатывать такие объёмы данных, всё может случиться. Правда, когда именно они появятся, предсказать весьма трудно даже с учётом нынешней скорости технологического процесса.

С телепортацией живых существ бок о бок идёт множество вопросов, самый главный из которых — будет ли копия, скажем, человека, тем самым человеком? Или во второй кабине появится совершенно новое существо? Ведь для квантовой телепортации разрушение телепортируемого предмета абсолютно необходимо и неизбежно.

С другой стороны, нас определяют не частицы, из которых мы состоим, а их состояние. По утверждению учёных, эта информация передается исключительно точно. Проверить это можно будет только на практике. По прогнозам учёных, мы достигнем необходимого уровня технологий не раньше, чем в конце XXI века. С другой стороны, учитывая научные рывки, к этому вполне возможно прийти и через 50 лет. А для исторических масштабов хоть полвека, хоть век – крохотный отрезок.

Фото: BBC