Môže sa človek raz teleportovať ako v Star Treku? Vedci vysvetľujú, kde končí sci-fi a začína fyzika
Teleportácia ako zo Star Treku fascinuje ľudí celé desaťročia.
Myšlienka teleportácie má v popkultúre svoje pevné miesto. Seriály ako Star Trek roky vytvárali predstavu človeka, ktorý vojde do kabíny, rozpadne sa na energiu a o sekundu sa objaví na druhom konci planéty. Realita modernej fyziky však vyzerá úplne inak. Vedci dnes teleportáciu naozaj poznajú, lenže tá sa zatiaľ (a možno vôbec) nevzťahuje na ľudí ani predmety. Prenášajú iba kvantové informácie.
Celý princíp stojí na kvantovom previazaní, kedy sa dve častice sa správajú ako jeden systém, aj keď ich od seba delia svetelné roky, uvádza IFL Science. Ak fyzik zmení stav jednej z nich, druhá na to okamžite zareaguje. Práve tu možno vznikol najväčší zmätok okolo teleportácie a čo to vlastne vo svete fyziky znamená. Veľa ľudí si myslí, že takto možno posielať informácie rýchlejšie než svetlo. Lenže vesmír má vlastnú „poistku“.
„To, že previazanie umožňuje okamžitú komunikáciu, je mýtus,“ vysvetľujú vedci: „Kolaps kvantového stavu síce nastane okamžite, ale bez klasickej komunikácie sa tieto informácie nedajú využiť.“
Prečo kvantová teleportácia neobchádza základné princípy fyziky
Znamená to, že aj kvantová „teleportácia“ stále potrebuje obyčajný komunikačný kanál, ktorému vedci prosto hovoria klasický kanál. Môže ísť o internet, optický kábel alebo akýkoľvek normálny prenos dát.
A práve tento klasický kanál zabraňuje vzniku časových paradoxov. Predstav si že dvaja vedci, Janko a Anička, merajú dve kvantovo previazané častice. Môže to znieť zvláštne, ak Jankova častica zareaguje okamžite po meraní Aničky. Niektoré matematické modely preto pôsobia tak, akoby informácia cestovala rýchlejšie než čas. Bez klasického potvrdenia od Aničky však Janko nevie, čo vlastne dostal.
Kvantová fyzika nám totiž hovorí, že samotné pozorovanie môže zmeniť vlastnosť kvantového systému. Ak Anička nedá Jankovi nejakým spôsobom vedieť, že meranie vykonala, Janko nevie, či je pozorovaný stav výsledkom Aničkinej manipulácie, alebo tá ešte s časticou nerobila nič a on bol prvým, kto systém zmenil. Aj keby sa dohodli na presný čas, tá neistota, teda či Janko vidí výsledok kvantovej teleportácie alebo on ako prvý definoval pozorovaním vlastnosť častice, tam stále bude.
Neprehliadni
Tu už sa dostávame k tomu, že potvrdenie od Aničky bude cestovať len rýchlosťou svetla. Čiže aj keby sa nachádzali na opačnom konci vesmíru, informácia sa k ani jednému nedostane okamžite.
Vesmír tým pádom nepovolí poslať správu do minulosti ani výsledky lotérie do včerajška.
Tento proces sa však stáva základom kvantového internetu, ktorý má byť nielen rýchlejší, ale aj bezpečnejší.
Kvantový internet bude ďalším veľkým objavom ľudstva
V „klasickom“ internete môže hacker kopírovať dáta bez toho, aby si to niekto všimol. Kvantový svet funguje úplne inak. Platí v ňom tzv. no-cloning theorem, zákon, ktorý zakazuje dokonalé kopírovanie neznámeho kvantového stavu.
To znamená jednu zásadnú vec, ak sa niekto pokúsi kvantovú komunikáciu odpočúvať, samotné meranie (odpočúvanie) okamžite zmení prenášaný stav. Obe strany tak hneď zistia, že spojenie niekto narušil. Nejde teda iba o „lepšie šifrovanie“. Ide o fyzikou garantovanú neprelomiteľnú bezpečnosť.
Práve preto dnes USA, Čína aj Európska únia investujú miliardy do kvantových technológií. Kto totiž zvládne kvantovú komunikáciu ako prvý, môže získať prakticky neodpočúvateľné siete. Fyzikom však komplikuje výskum fakt, že kvantové spojenie je extrémne krehké.
Stačí kontakt s okolím a celý stav sa rozpadne. Vedci tento jav nazývajú dekoherencia. Bez špeciálnych technológií sa kvantový signál v optickom vlákne rozplynie už po niekoľkých desiatkach kilometrov.
Práve preto vznikajú tzv. kvantové opakovače, zariadenia, ktoré fungujú ako občerstvovacie stanice pre previazané častice. Bez nich by kvantový internet nedokázal pokryť veľké vzdialenosti. Výskumníci vysvetľujú, že najväčším problémom, ktorý bráni pokroku kvantového internetu, je kvantová pamäť. Vedci potrebujú nájsť spôsob, ako kvantové stavy stabilne uložiť a obnoviť bez ich zničenia.
Samotná predstava teleportácie človeka však zostáva ďaleko za hranicou dnešnej fyziky.
Teleportácii človeka bráni samotná fyzika
Ľudské telo obsahuje približne 7 kvadriliárd atómov, čo je číslo so 27 nulami. Ak by si chcel zaznamenať stav každého atómu a následne ho obnoviť inde, potreboval by si absurdné množstvo dát, násobne viac, než dnes obsahujú všetky dátové centrá sveta. Kapacita dát však nie je jediným problémom.
Teleportáciu človeka komplikuje Heisenbergov princíp neurčitosti. Ten hovorí, že nemožno súčasne presne poznať polohu aj rýchlosť častice. Bez týchto informácií však nedokážeš vytvoriť dokonalú kópiu človeka. Fyzika teda momentálne, aspoň podľa našich vedomostí, nepovoľuje transportér zo Star Treku ani iné futuristické „rozloženie a zloženie“ človeka.
„Transportér zo Star Treku nie je možný s fyzikou, ktorú dnes poznáme. Možno však existuje veda, ktorú zatiaľ nepoznáme,“ hovorí profesor Prem Kumar z Northwestern University, ktorý sa pohybuje v odbore kvantovej komunikácie.
Teleportácia síce ostáva zatiaľ v rámci hraníc vedeckej fantastiky, no kvantový internet je realistickou technológiou, ktorá by mohla v dohľadnej budúcnosti uzrieť svetlo sveta.
