Vastoin klassisen mekaniikan lakeja, olemme oppineet välittämään tietoa nopeammin kuin valon nopeutta. RIA Novosti selvitti kuinka kvbitit vaihtavat tietoja ja miksi aineellisen esineen teleportointi on mahdotonta.
Salaperäinen kvantimaailma
Kvantimaailmassa informaatio mitataan kviteinä. Toisin kuin klassiset bitit, ne kykenevät pysymään samanaikaisesti kahdessa tilassa - loogisessa nollassa ja yhdessä - kunnes ne mitataan tai pikemminkin tieto luetaan.
Qubitin roolia pelataan keinotekoisella atomilla, jolla on kaksi energiatasoa. Jos atomi on alhaisemmalla energiatasolla, järjestelmän tila on looginen nolla, ylemmässä on looginen. Fyysisesti qubit voidaan toteuttaa fotonissa, molekyylissä, ioneissa, atomeissa, kvanttipisteissä - kaikessa, joka säteilee ja absorboi sähkömagneettisen energian kvantteja. Esimerkiksi suprajohtavat yksiköt ovat sähköpiiri, joka on valmistettu ohuista metallikerroksista, jotka on jäähdytetty erittäin matalaan lämpötilaan, joiden välillä elektroniparit tunneloivat ohuiden eristyskerrosten läpi.
Koska puhumme kvantimaailmasta, on mahdotonta sanoa, missä tilassa kvbitissä oleva elektroni on kussakin ajankohdassa. Tämä avaa mahdollisuuksia teleportaatioon - jonkin siirtämiseen avaruudessa.
”Kvanttiteleportointi vaatii kolme superpositioitua kvittiä. Oletetaan, että meidän on siirrettävä tietoja ensimmäisestä elementistä kolmanteen, ja niiden ei pitäisi olla vuorovaikutuksessa, ts. Niiden ei pitäisi olla lähellä. Sitten kolmas ja toinen kvitti takertuvat loogisella operaatiolla - niiden tilat muuttuvat toisistaan riippuvaisiksi, ja niitä itse kutsutaan takertuiksi. Ja jos yhden niistä tila mitataan, toisen tila on automaattisesti vastakkainen. Se on kuin heitettäessä mustavalkoisia palloja laatikkoon ja vetämällä sitten yksi niistä satunnaisesti: toisen väri tiedetään 100-prosenttisesti , sanoo Ilja Besedin, NUST MISIS -konferenssin Suprajohtavat metamateriaallaboratorio insinööri.
Sitten toisen qubitin on oltava vuorovaikutuksessa ensimmäisen kanssa. On olemassa kaksi päätapaa saada heidät keskustelemaan. Ensin yhden atomin resonanssitaajuus muuttuu siten, että se osuu toisen atomin taajuuteen, minkä jälkeen viritys yhdestä siirtyy toiseen sähkökentän kautta. Toinen vaihtoehto on, että järjestelmä altistetaan mikroaaltosäteilylle siten, että yhden atomin absorptiokerroin riippuu toisen atomin tilasta. Kun kvittit ovat "puhuneet", heidän tilansa luetaan.
Mainosvideo:
Itse asiassa tällä hetkellä kvbitit muuttuvat klassisiksi biteiksi, joilla on tunnettua tietoa. Sitten looginen toimenpide suoritetaan kolmannelle kvatille, ja se osoittautuu olevan ensimmäisen tilassa. Muista, että ensimmäinen ja kolmas kvitti eivät ole koskaan olleet vuorovaikutuksessa lukuun ottamatta epäsuoraa "kommunikointia" toisen kvbitin kautta. Lisäksi kolmas oli yhteydessä toiseen ennen kuin hän vaihtoi tietoja ensimmäisen kanssa.
Hämmentynyt? Kuvittele sitten, että sait A-tutkinnon ja jaat iloasi isäsi kanssa. Sitten he menivät äitini luo ja kertoivat hänelle saman asian. Ja hän kertoi naarmuuntaneensa autoa. Ja keskustelun jälkeen isä oppii tuntemattomalla tavalla tästä ongelmasta. Kvanttimekaniikkaa on vaikea ymmärtää - on parempi vain tyytyä sen lakeihin.
Et voi kiistellä suhteellisuusteorian kanssa
Kvanttiteleportaation avulla tietoa voidaan siirtää pitkiä matkoja. Toistaiseksi ennätys kuuluu kiinalaisille tutkijoille, jotka lähettivät tietoja maapallolta satelliitille yli 1400 kilometrin etäisyydellä. Lisäksi kvbitit vaihtavat tietoja heti, jopa nopeammin kuin valon nopeus.
Tutkijat ovat vahvistaneet tämän mittaamalla samanaikaisesti kahden takertuneen jännitteen tilan eri paikoissa. Kävi ilmi, että he todella "tuntevat" toistensa muutokset nopeammin kuin valo liikkuu.
Tietojen purkamiseksi kvbitistä on dekoodattava käyttämällä klassisia bittejä, joiden siirtonopeus ei voi ylittää valonopeutta. Siksi, vaikka kvantimaailma tarjoaa uskomattomia mahdollisuuksia, ihmiset eivät klassisen luonteensa vuoksi voi joskus yksinkertaisesti hyödyntää niitä.
”Mutta kvantiteleportaatio on täydellinen salattuun tiedonsiirtoon. Tietysti tiedot voidaan myös salata käyttämällä klassisia algoritmeja. Mutta tällä menetelmällä on heikkous: avaintenvaihto. Riittävällä laskentateholla siepattu salaus voidaan aina lukea”, asiantuntija sanoo.
Ja kvantti-teleportaatioon perustuvat protokollat antavat sinulle mahdollisuuden todistaa matemaattisesti, että kvanttiviivaa ei käytetä. Heti kun ulkopuolinen liittyy siihen, kvanttilan siirron laatu heikkenee merkittävästi tunkeilijan teknisistä laitteista riippumatta. Ja molemmat osapuolet huomaavat heti, että heidän keskustelujensa ei ole enää yksityistä.
Eikö ole teleporttia?
Hauska videon jakaminen ystävän kanssa tarvitset molemmat tietokoneita tai älypuhelimia. Sama on datan teleportoinnilla kvittien välillä: tilan siirtämiseksi tarvitset lähettimen ja vastaanottimen bbitin, jotka sijaitsevat jo oikeassa paikassa. Eli ennen tiedon lähettämistä sinun on siirrettävä fyysisesti objekti, joka vastaanottaa sen. Ja toistaiseksi voimme tehdä tämän vain klassisella tavalla: tunnettua tietä pitkin - pisteestä "A" pisteeseen "B". Ja ei suinkaan hetkessä.
Entä mikä tahansa aineellisen esineen, esimerkiksi henkilön, teleportointi? Loppujen lopuksi aine koostuu lopullisessa analyysissä atomeista, ts. Kvanttijärjestelmistä, joiden välillä tietoa voidaan siirtää. Tätä varten joudut teleportoimaan tietoja kehon kaikista atomeista muihin atomissa, jotka sijaitsevat toisessa paikassa, ja siten luomaan henkilön uudelleen.
Jokaista siirtoa varten vaaditaan kuitenkin monimutkaisia teknisiä laitteita. Noin 70 kilogrammaa painava henkilö sisältää 6,7 * 1027 atomia. On uskomattoman vaikeaa välittää tietoa kaikista hiukkasista 100-prosenttisella tarkkuudella - ja tällä hetkellä se ei ole teknisesti mahdollista. Aineellisen esineen teleportointi on silti liian houkutteleva tehtävä kieltäytyä.