Sníte o teleportaci? Kvantová fyzika něco podobného zvládne


O teleportaci už jste jistě četli v mnoha knihách a viděli ji v mnoha filmech. Teleportace je proces, při němž se člověk dokáže přenést z jednoho místa na druhé za velmi krátkou dobu. Dlouhou dobu byla jen výmyslem tvůrců sci-fi, ale zdá se, že vědci jsou v současnosti opravdu na stopě způsobu, jak objekty teleportovat.

Foto: Červí díra – jiný způsob, jak lze hypoteticky cestovat prostorem a časem. Zdroj Pixabay.com/licence CC0

Celému procesu se odborně říká kvantová teleportace a je založen na fenoménu zvaném kvantové provázání. Kvantové provázání je stav, v němž jsou dva objekty (v současnosti jsou používány převážně částice, například fotony, nebo atomy) propojeny a toto spojení přetrvává i na velmi velkou vzdálenost. Toto provázání je svým způsobem zvláštní a musí být vytvořeno samotnými vědci (například tak, že z jednoho původního fotonu oddělí dva další fotony, které vzniknou na stejném místě a ve stejný čas). Vědci tento stav nazývají korelací.

Pokud se ve stavu kvantového provázání podíváme na vlastnosti jedné z částic, druhá částice okamžitě získá vlastnost opačnou. Představte si, že máte dvě mince a hodíte si s nimi. Pokud na první minci padne hlava, pak okamžitě víte, že druhá mince je opačná. Jednoduše to znamená, že pohled na stav jedné mince ihned ovlivní stav druhé mince bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Einstein tento fenomén nazýval strašidelným působením na dálku a vlastně zcela odmítal jeho existenci. Nicméně, v současnosti už byl tento jev prokázán experimenty, poprvé tomu bylo s fotony v roce 1997.

Jedná se tedy o jakýsi základ kvantové teleportace. Vědci si uvědomili, že pokud dokáží přenést všechny kvantové informace z prvního fotonu na druhý, a první foton tímto přenosem zároveň zanikne, tak se druhý foton nestane pouze kopií jedničky, ale sám se jedničkou stane, čímž bude vlastně dosaženo teleportace.

V cestě vědcům však stojí řada problémů, mezi nimi je vzdálenost, která by teoreticky neměla teleportaci nijak ovlivňovat, ve skutečnosti však může být propojení částic snadno přerušeno ve chvíli, kdy se fotony budou vzájemně ovlivňovat s nějakou další částicí. Ačkoliv je tedy teoretická vzdálenost neomezená, v praxi vědci při pozemním přenosu nepřesáhli 100 km.

Velkého úspěchu dosáhli až čínští vědci v roce 2017, když se jim podařilo zaslat balíček informací o kvantovém stavu fotonu (vlastně jen o jeho polarizaci) satelitu Micius, který obíhá ve výšce až 1400 km nad zemským povrchem (záleží, odkud na Zemi tu vzdálenost měříte). Jedná se zatím o nejdelší vzdálenost, na jakou se podařilo informaci poslat, zároveň to bylo poprvé, kdy byla informace poslána ze Země do vesmíru.

Dalším problémem je potom fakt, že pro skutečnou teleportaci musíme přesunout všechny informace o vlastnostech prvního fotonu (například spin, polarizaci atd.). Pouze tehdy, když známe všechny vlastnosti prvního fotonu a dokážeme je všechny přesunout na druhý, můžeme říct, že došlo ke skutečné kvantové teleportaci. Ve výše uvedené čínské studii se povedlo přesměrovat jen jednu informaci (o polarizaci), i tak je to ale velký úspěch.

Všechny kvantové stavy (polarizace, spin, frekvence atd.) se od roku 1997 podařilo přenést, ale nikdy ne dohromady. Přenos všech informací najednou totiž vyžaduje ovládat více fotonů (dvě informace například vyžadují 10 fotonů), než kolik dokážeme ovládat nyní, proto je zatím nemožný a doposud se podařilo přenést maximálně dvě informace zároveň.

Je pravdou, že je velmi těžké si představit, že bychom snad někdy dokázali teleportovat celého člověka. V současnosti však vědci realizovali také teleportaci atomů, sice jen na krátkou vzdálenost, ale i tak úspěšně. Aktuální vývoj v kvantové teleportaci nám prozatím alespoň umožní vyvíjet nové superrychlé kvantové počítače a bezpečnou kvantovou komunikaci – pokud bude třetí stranou nahlédnuto na signály mezi dvěma jinými stranami, původní dvě strany se o tom ihned dozví (stejně jako když se změní stav druhého fotonu).

108 total views, 3 views today

Please follow and like us:

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *