Ένα διασκεδαστικό μιλήσουμε για την τηλεμεταφορά

Home

Έδωσα μια ομιλία στην επιστημονική Φαντασία Club της Rehovot στις 31 ιανουαρίου για την κβαντική τηλεμεταφορά και άλλα τρελά πράγματα. Μου ζητήθηκε να προσπαθήσει να γράψει το πρώτο μέρος της ομιλίας μου που έχω σκεφτεί τι “τηλεμεταφορά” σημαίνει και πόσο δύσκολο μπορεί να είναι. Δεν ισχυρίζομαι αυτό να είναι οριστικό σχετικά με το θέμα, απλά τις σκέψεις μου. Τα δικά μου ερευνητικά ενδιαφέροντα ψέματα με τα θεμελιώδη κβαντικά φαινόμενα και έξω από αυτό το πεδίο είναι το ίδιο πιθανό να σκοντάψει.

Για να ξεκινήσετε, ας αναρωτηθούμε τι μπορεί να σημαίνει ο όρος “τηλεμεταφορά.” Μετά από όλα, αν κάποιος έρχεται και σου λέει “κοίτα επιτέλους, τα κατάφερα! Ανακάλυψα πως για να teleport …” θα θέλαμε να είναι σε θέση να αποφασίσει κατά πόσον θα ήταν ακόμα να μιλάμε την ίδια γλώσσα. Εντάξει, έτσι έχω δει Star Trek ® οπότε υποθέτω ότι μπορώ να κάνω μια προσπάθεια να την ορίζει:

Η τηλεμεταφορά είναι ένα είδος στιγμιαίας “εξωπραγματική” μεταφορών.

Τώρα περιμένετε ένα λεπτό, δεν μπορώ να το αγοράσω! Θεωρία της σχετικότητας του αϊνστάιν – και πολλές δεκαετίες πειραματικές αποδείξεις πίσω στο λαιμό – να πω ότι η γρηγορότερη ταχύτητα είναι η ταχύτητα του φωτός. Αν πάρουμε αυτό ως μέρος των κανονιστικών επιστήμη, τότε θα πρέπει να αλλάξετε τον ορισμό μας αμέσως:

Η τηλεμεταφορά είναι κάποιο είδος “εξωπραγματική” μεταφορών.

(Τουλάχιστον για την ώρα.)

Λοιπόν, αυτό είναι λίγο καλύτερα, αλλά θα ήταν μάλλον ασαφής από τι εννοώ με εξωπραγματική. Ίσως θα πρέπει να αφήσουμε το παρακάτω σχήμα είναι ο καλύτερος οδηγός για το τι μπορεί να σημαίνει:

Υποθέτω ότι αν το σκέφτομαι αυτό τον ορισμό για λίγο θα αρχίσεις να συνειδητοποιείς ότι έχουμε ήδη πολλά παραδείγματα της τηλεμεταφοράς γύρω μας κάθε μέρα:

τηλέφωνο: μεταφέρει τα ηχητικά κύματα της ηλεκτρικής ενέργειας.
fax: μεταφέρει μια εικόνα.
World Wide Web: …

Λοιπόν, αυτά μετράνε ως τηλεμεταφορά; Είναι πραγματικά αντιγραφή διαδικασίες. Αφήνουν τον ήχο, την εικόνα, τι-να-σας πίσω και στείλτε το αντίγραφο γυρίσματα σε όλο το χώρο, σε κάποια εξωπραγματική. Hmmmm, θα πρέπει να αγοράσετε αυτό; Δεν αφήνουν ένα αντίγραφο πίσω στο αγαπημένο μας τηλεοπτικό πρόγραμμα. Καλά, ίσως αυτό είναι ακριβώς ό, τι κάνουν. Έχουν κάποια μηχανή που μετρά τις θέσεις και τις ταχύτητες και τους τύπους των ατόμων σε όλη την ολόκληρο το πρόσωπο και στη συνέχεια να στείλει τις πληροφορίες αυτές (με ραδιοκύματα) στον τόπο όπου το σώμα είναι ανακατασκευάστηκε από ένα άλλο μηχάνημα. Λοιπόν, η ΤΗΛΕΌΡΑΣΗ θα μάθει επίσης πώς να αναδημιουργήσουν το πρόσωπο από τις πληροφορίες προφανώς χωρίς μια μηχανή για να το παραλάβει. (Ένα πράγμα σε μια στιγμή, παρακαλώ!)

Τι θα γίνει με το πρωτότυπο; Ίσως το μηχάνημα που μετρά όλα τα άτομα πρέπει να φέτα το πρόσωπο εκτός για να το κάνουμε αυτό. Υποθέτω ότι θα είναι μια φωτοτυπία μηχανών με το λαμπτήρα λάμψης που ήταν πολύ ζεστό (ατμοποίηση το πρωτότυπο). Αυτό δεν είναι μια απόλυτη απαίτηση. Μόλις κάποιος εργαστεί έξω πώς να οικοδομήσουμε μια πιο ήπια διαδικασία αντιγραφής θα μπορούσαν να εγκαταλείψουν την αρχική πίσω. Θα το θέλουν; Θα μπορούσε η ψυχή να αντιγραφεί; Θα το αντίγραφο πρέπει να πληρώνουν φόρους αν η αρχική ήταν ακόμα εδώ; Μάλλον δεν μπορώ να απαντήσω σε κάθε ερώτηση.

Φυσικά, αν θα μπορούσε ποτέ να μάθετε πώς να το κάνετε αυτό, θα μπορεί να βρει νέα πεδία έρευνας, όπως “πειραματική θρησκεία.” Ποιος ξέρει;

Πόσο πληροφορίες που μιλάμε, τέλος πάντων; Λοιπόν το ορατό ανθρώπινο έργο, από το Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας απαιτεί περίπου 10 Gigabyte (που είναι περίπου 10^11 = 100,000,000,000 “κομμάτια”, ή ναι/όχι απαντήσεις, αυτό είναι περίπου δέκα CD-Rom) για να δώσει την πλήρη τρισδιάστατη λεπτομέρειες της ανθρώπινης κάτω ανάλυση χιλιοστού σε κάθε κατεύθυνση. Αν ξεχάσουμε για την αναγνώριση ατόμων και μετρώντας τις ταχύτητες και την κλίμακα που σε μια ανάλυση one-ατομική μήκος σε κάθε κατεύθυνση ότι είναι περίπου 10^32 bits (ένα που ακολουθείται από τριάντα δύο μηδενικά). Αυτό είναι τόσο πολύ πληροφορίες ότι ακόμη και με τις καλύτερες οπτικές ίνες πιθανό ότι θα πάρει πάνω από εκατό εκατομμύρια αιώνες για να διαβιβάσει όλες τις πληροφορίες! Θα ήταν πιο εύκολο να περπατήσει! Αν μαζέψαμε όλες τις πληροφορίες σε CD ROMs θα χωρέσει σε ένα κύβο σχεδόν 1000 χιλιόμετρα σε μια πλευρά! Αρκετά είπα;

Γεια σου, αλλά είσαι όλοι τους αγωνίζονται εκεί έξω “τι γίνεται με την αρχή της αβεβαιότητας, μπορείς πραγματικά να μετρήσει τα πράγματα που με ακρίβεια;” Λοιπόν η κβαντική θεωρία μας λέει ότι η ακρίβεια με την οποία μπορούμε να μετρήσουμε τη θέση και την ταχύτητα κάθε σωματιδίου είναι περιορισμένη από μια πολύ απλή φόρμουλα:

η αβεβαιότητα στην ταχύτητα
η αβεβαιότητα στη θέση x ————————-
η ταχύτητα του φωτός

το εκατομμυριοστό η ακτίνα του ατόμου του Υδρογόνου
> ————————————————
το σωματίδιο μάζα / μάζα του Υδρογόνου

Αν θέλουμε να μετρήσουμε κάθε άτομο μέσα σε ένα τυπικό ατομικό μέγεθος αυτό σημαίνει ότι οι ταχύτητες θα είναι αβέβαιο κατά περίπου 300 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (αν το σωματίδιο ζυγίζει όσο ένα άτομο Υδρογόνου).

Αυτό ακούγεται γρήγορα, αλλά δεν είναι και τόσο άσχημα. Το συνηθισμένο ταλάντωση των ατόμων μας οφείλεται σε μας, να είναι σε θερμοκρασία δωματίου είναι μεγαλύτερη από αυτή με συντελεστή τρία ή περισσότερα. Με άλλα λόγια, η αρχή της αβεβαιότητας δεν φαίνεται να είναι πολύ περιοριστικές σε σχέση με το πόσο καλά μπορούμε να μετρήσουμε αυτά τα άτομα.

Φυσικά, αυτό δεν είναι όλα. Τι θα γίνει με την “κβαντική κατάσταση” αυτά τα άτομα; Σημασία έχει τι επίπεδα ενέργειας είναι όλα μέσα; Κάνουμε τις χημικές αντιδράσεις πρέπει να έχουν αυτές τις πληροφορίες για να λειτουργήσει μόλις επανασυναρμολογήστε τα άτομα να κάνουν ένα άτομο; Καλά, υποθέτω όχι. Όπως είναι και η καλύτερη εικασία πολλοί άλλοι επιστήμονες ζήτησα. Αλλά αυτό δεν είναι μια οριστική απάντηση. Υποθέτω ότι αυτό που τείνει να με πείσει ότι οι λεπτομερείς κβαντική κατάσταση, είναι σημαντικό να πάρει το δικαίωμα, όταν θέλετε να αντιγράψετε ένα πρόσωπο και να κάνει μια νέα από την μερική πληροφορία είναι ότι οι άνθρωποι συνήθως πάνε σε νοσοκομεία για NMR (nuclear magnetic resonance) και ESR (electron spin resonance) σαρώνει για να δείτε το εσωτερικό τους. Οι διαδικασίες αυτές ανακατεύουμε μέχρι την κβαντική μέλη τουλάχιστον κάποιες μεγάλο αριθμό ατόμων και των πυρήνων των ατόμων που έχουν σαρωθεί, ωστόσο, δεν φαίνεται να ενοχλεί τους ορέξεις (αυτό τους κάνει ακόμα άνθρωπος στο βιβλίο μου). Έτσι, εδώ και πάλι η κβαντική φύση των ατόμων και των μορίων δεν φαίνεται να αποκλείει την αντιγραφή μέθοδος για την τηλεμεταφορά.

Ο τεράστιος όγκος πληροφοριών που εμπλέκονται, αν και είναι ακόμα μυαλού! Ίσως θα πρέπει να αρχίσουμε με κάτι μικρότερο …
Αρχικά στο http://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html