És ön bevállalná a teleportálást?

1993-ban az IBM egyik kutatócsoportja a Physical Review Letters folyóiratban publikálta a kvantumállapotok teleportálásának elméletét, 5 évvel később a Kaliforniai Műszaki Egyetem és a Walesi Egyetem fizikusainak sikerült egy fotont teleportálniuk egy koaxiális kábelen keresztül. Az, hogy valamit azonnal átmozgassunk a fizikai térben, nagyon izgalmas gondolat, és talán nem is lehetetlen. A kvantum-számítástechnika segítheti megvalósulását, ezen elmélkedik a Popular Mechanics egyik friss cikke.

Az áthelyezés elmélete

Az első teleportálási kísérletekben mindig fotonokat használtak, pedig az elektronok teleportálása is lehetséges, mint azt 2020-ban felfedezték, és ezek jobbak is, mert hosszabb ideig megőrzik kvantumállapotukat. Kérdés, ha képesek vagyunk fényrészecskéket és elektronokat egyik pontból a másikba mozgatni, teleportálhatunk-e egész atomokat, molekulákat vagy élő sejteket, akár egy embert is? És az is rejtély még – ha át is tudunk helyezni egy élőlényt egyik helyről a másikra –, hogy

A teleportálást a kvantum-összefonódás tenné lehetővé, ami messze túl van mindennapi tapasztalatainkon vagy a newtoni fizika alapelvein, mint a tömeg, az erő és ezek hatásai. Az összefonódás lényege, hogy ha két részecskét ugyanaz az esemény hoz létre, azok akkor is kapcsolatban maradnak, ha eltávolítjuk őket egymástól.

Ha az egyikkel történik valami, bármily nagy távolságra is kerülnek egymástól, reagál rá a másik. Nem helyfüggő a kapcsolatuk, ugyanannak a kvantumállapotnak a részét képezik. Három éve két apró alumíniummembránt (mindössze egybillió atomból álltak), mikrohullámokkal gerjesztettek. Az egyik membrán nem változott, a másik felhevült, intenzívebben mozgott, és megfigyelték, hogy a két membrán között kvantum-összefonódás volt. Vagyis térben ugyan messze voltak egymástól, de mégis volt kapcsolat. Ha csak az egyik alumíniumot figyelték meg, a pár mindkét darabja mozgást mutatott, ha egyszerre nézték őket, akkor megfigyelhető volt az összefüggés és szabályosság.

A kvantumszámítás qubiteken vagy kvantumbiteken fut, amelyek egyidejűleg két állapotban vannak. Egy qubit egyszerre két számítást is végrehajthat, mert mindkét szuperpozíciós állapotban létezik. Ha kvantum-összefonódással összekapcsolódnak ezek a qubitek, akkor sokkal jobb lesz a számítási teljesítmény.

Próbák és kísérletek

Az Innsbrucki Egyetem és az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetének kutatói 2002-ben kvantum-összefonódás segítségével teleportáltak részecskéket. 2012-ben a Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia kutatóinak sikerült fotonokat teleportálni a Kanári-szigeteken, csupán a levegőn keresztül, vezetőanyagok nélkül. 2016-ban a Calgary Egyetem fizikusai egy részecskét teleportáltak hat kilométerre a város üvegszálas adatkábelének segítségével. Egy évvel később kínai tudósok egy fotont helyeztek át a Földről 300 kilométerre keringő műholdra. Próbálkoztak tehát már sok mindennel a kvantumállapot áthelyezése során, de még nem tudni, melyik a nyerő, a levegő, a fényimpulzus, az űr vagy a rádióhullámok. 

A test elektronokból, protonokból és neutronokból áll, ezek még kisebb részecskékből épülnek fel, kvarkokból vagy müonokból, és mindegyiknek megvan a maga kvantumállapota. De mennyi számítást igényelne egy egész test áthelyezése egy másik pontba? A kvantum-összefonódás alapján nem magát az anyagot szállítjuk, hanem a dolog kvantumállapotának információit. 

Az amplitúdóval, hullámhosszal és frekvenciával rendelkező részecskék közötti kommunikáció titka a közöttük lévő hullámfüggvényben rejlik. Ha a teleportálás megtörténik, az eredeti kvantuminformációk megsemmisülnek, vagyis az első hullámfüggvény összeomlik. De ha az eredeti példány valóban megsemmisül, akkor etikailag igencsak kifogásolható az élőlények teleportálása. És ott a filozófiai kérdés is: vajon a test atomjai és azok összes kvantumállapota alkotja-e lényünket, vagy valami más is?

A Heisenberg-féle határozatlansági elv szerint létezik egy alapvető, elméleti határ bizonyos fizikai mennyiségek egyszerre, teljes pontossággal való megismerhetőségére. Minél pontosabb értéke van az egyiknek, annál pontatlanabb a másiknak. Vagyis nem ismerhetjük meg egyszerre egy részecske sebességét és helyzetét, nem számszerűsíthető százszázalékosan a részecskék kvantumállapota. Egy ember áthelyezése esetében ez azt jelenthetné, hogy hibás lenne a kópia. 

John Clauser kísérleti és elméleti fizikus két éve elnyerte a fizikai Nobel-díjat a kvantum-összefonódással kapcsolatos kutatásaiért, felteszi a kérdést, bevállalná-e bárki, hogy testét atomjaira szedjék szét, megsemmisítsék, hogy egy replikáns jöjjön létre, aki átveszi az uralmat élete felett? Clauser személy szerint nem vállalná ezt a kockázatot.