Home / Edukacija i eventi / Fenomen kvantne teleportacije nije dematerijalizacija

Fenomen kvantne teleportacije nije dematerijalizacija

Kada su u svibnju prošle godine kineski znanstvenici sa Sveučilišta Tsinghua u Pekingu i Nacionalnog laboratorija za fizikalne znanosti u He Feiu u prestižnom znanstvenom časopisu Nature Photonics objavili članak o uspješno obavljenoj kvantnoj teleportaciji na udaljenosti od 16 kilometra, bio je to doista velik korak za znanost, no još ipak iznimno malen za sve koji su se ponudili da će automobile, avione, željeznice… ili svoje noge uskoro moći zamijeniti teleporterom poput onog kakav koristi posada svemirskog broda Enterprise iz tv-serijala Zvjezdane staze. Ta je činjenica, možda, pomalo razočaravajuća za nestrojne ljubitelje novih tehnologija, one koji nakon noćnih provoda ili napornog radnog dana vape za trenutačnim transferom do svog doma, no svejedno, riječ je o eksperimentu koji je s razlogom uvršten u najznačajnije znanstvene uspjehe u prošloj godini.

Dakle, što su to zapravo Kinezi napravili? Posebnost njihova eksperimenta ne leži samo u činjenici da je riječ o kvantnoj teleportaciji na do sada najvećoj udaljenosti, već i u tome što je ovaj intrigantan fenomen demonstriran u slobodnom prostoru, a ne preko optičkih vlakana, kako je to bilo kod dosadašnjih eksperimenta. No, je li teleportacija koju su demonstrirali kineski znanstvenici uistinu ‘teleportacija’ za kojom u SF filmovima likovi tako olako posežu krećući se svjetlosnim kilometrima svemirskog prostora? S dr. sc. Borisom Kožnjakom, s Fizičkog odjeka Zavoda za povijest, filozofiju i sociologiju znanosti Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu, razgovarali smo o tome što je to zapravo kvantna teleportacija i koje su moguće posljedice takvog otkrića.

  • Fenomen kvantne teleportacije koji su demonstrirali kineski znanstvenici nije dematerijalizacija nekog objekta na jednom mjestu i njegova materijalizacija na drugom, uđenom mjestu, već se ovdje radi o prijenosu stanja jedne kvantne čestice, odnosno, njezinih svojstava, na drugu kvantnu česticu, u konkretnom slučaju između fotonova, objekata koji zapravo ‘ne teže ništa’, odnosno, koji nemaju masu mirovanja – tumači Kožnjak. Princip koji su koristili Kinezi dobro je poznat u kvantnoj mehanici. Riječ je o sljedećem: prvo se isprepletu čestice B i C, a potom čestica B s česticom A. Nakon što je B preuzela stanje suprotno izvornom stanju čestice A, čestica A biva uništena. Posljedica toga je da je čestica C, koja je isprepletena s česticom B, poprima stanje suprotno onom čestice B, a koje je sada identično izvornom stanju čestice A.

  • Tako se zapravo svojstva jedne čestice ‘teleportiraju’ drugoj čestici uz posredovanje treće. Ono što su napravili Kinezi, dakle, nije dematerijalizacija nekog objekta na jednom mjestu i njegova materijalizacija na drugom udaljenom mjestu, već se radi o prijenosu stanja jedne čestice, odnosno njezinih svojstava na drugu kvantnu česticu. Doduše, i kvantna teleportacija atoma i nekih iona također je već demonstrirana, iako ne na tako spektakularnim udaljenostima. No, može li se sada ovaj vrsta teleportacije smatrati teleportacijom u smislu Zvjezdanih staza, pitanje je interpretacije – objašnjava Kožnjak. Ugrubo rečeno, dodaje, ako kvantne čestice imaju ista svojstva, onda se na njih i može gledati kao na zapravo identične čestice. U tome bi se smislu, nastavlja, identična replikacija svojstava jedne čestice na drugom mjestu i mogla predstaviti kao točno dupliciranje prvog objekta. Bi li se ovako mogli teleportirati i nešto masivniji objekti pa naposljetku i sami ljudi?

  • Za sadašnji je tehnološki stupanj razvoja to još presloženo, zamislite samo milijarde čestica od kojih smo sastavljeni, koje treba dovesti u navedena stanja i to sinkronizirano. No teorijskih zapreka nema, kažu znanstvenici. Neki se i nadaju da bi u budućnosti moglo postati realno teleportiranje živih organizama, barem virusa i bakterija za prvu ruku – dodaje Kožnjak. Grupa američkih znanstvenika lani je prvi put potvrdila vrlo zbužujući zakon kvantne mehanike, prema kojemu se molekule i atomi mogu istovremeno nalaziti na dva mjesta, odnosno mirovati i kretati se. Fizičar Adrew Cleland s Kalifornijskog sveučilišta izazvao je kvantno stanje u predmetu milijardama puta većem od dosad testiranih dokazujući da se kvantna mehanika može primijeniti i na svakodnevne predmete. Da ne zalazimo u detalje, uspio je utjeloviti tzv. paradoks Schrödingerove mačke, odnosno dovesti čestice u istovremeno više stanja (superpoziciju) – istovremeno kretanje i mirovanje. Ovi lanjski uspjeli kvantnih fizičara posebice su važni u istraživanju nanomehanike.

  • Ovo sve otvara vrata razvijanju nove klase superbrzih kvantnih računala koja će moći računati milijunima puta brže nego i najbrža današnja. Osim toga i novim i čini se posve sigurnim načinima kriptografije, čiju važnost u suvremenom svijetu ne treba posebno naglašavati, kako u vojnoj i diplomatskoj domeni, tako i u komercijalnoj primjeni kod elektroničkog poslovanja. Slaba točka klasične kriptografije leži u paradoksu da se sigurna komunikacija može odvijati tek nakon što se sigurno razmijeni kriptografski ključ između pošiljatelja i primatelja. No, nikada zapravo niste sigurni da je ključ poslan sigurno, tj. da on pri sluškivanjem nije ukraden i razbijen, što je danas sve manji problem. Za razliku od toga, temeljna specifičnost kvantne kriptografije sastoji se u tome da siguran prijenos kriptografskih ključeva osiguravaju fundamentalni zakoni kvantne mehanike koje nije moguće prevariti. Oni, naime, osiguravaju da eventualno špjuniranje sigurnog kanala nepovratno mijenja informaciju koju kodiraju isprepleteni foton, pa će pošiljatelj i primatelj otkriti nazočnost neželjene treće osobe. Isto tako osiguravaju i nemogućnost kloniranja informacija kodiranih uz pomoć isprepletenih foton – kaže Kožnjak.