original:https://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html
31 января я выступал с докладом в Клубе научной фантастики Реховота о квантовой телепортации и других безумных вещах. Меня попросили попытаться записать первую часть моего выступления, в которой я рассмотрел, что означает «телепортация» и насколько сложно это может быть на самом деле. Я не утверждаю, что это исчерпывающий по этому поводу, просто мои мысли по этому поводу. Мои собственные исследовательские интересы на самом деле связаны с фундаментальными квантовыми явлениями, и вне этой области я могу споткнуться так же, как и другие.
Для начала давайте спросим, что мы могли бы иметь в виду под термином «телепортация». В конце концов, если кто-то подходит к вам и говорит: «Послушайте, я наконец-то сделал это! Я открыл, как телепортироваться…», мы хотели бы иметь возможность решить, говорим ли мы вообще на одном языке. Хорошо, я видел Star Trek ®, так что думаю, что могу попытаться определить его:
Телепортация – это своего рода мгновенный «бесплотный» транспорт.
Подожди секунду, я не могу это купить! Теория относительности Эйнштейна – и многие десятилетия экспериментальных данных подтверждают его достоверность – говорят, что самая высокая скорость – это скорость света. Если мы примем это как часть нормативной науки, нам придется немедленно изменить наше определение на:
Телепортация – это своего рода «бестелесный» транспорт.
(По крайней мере, на данный момент.)
Ну, это немного лучше, но я был довольно расплывчатым, говоря о том, что я имею в виду под бестелесным. Возможно, мне стоит позволить приведенному ниже рисунку быть нашим лучшим руководством к тому, что это может означать:
- телефон: переносит звуковые волны в виде электричества.
- факс: переносит изображение.
- Всемирная сеть: …
Ну, это считается телепортацией? Они действительно копируют процессы. Они оставляют звук, изображение и все остальное позади и отправляют копию, стреляющую в космос, каким-то бестелесным образом. Хммм, стоит ли это покупать? Они не оставляют копии в нашей любимой телепрограмме. Ну, может, они так и делают. У них есть некая машина, которая измеряет положение, скорости и типы атомов во всем человеке, а затем отправляет эту информацию (скажем, с помощью радиоволн) в то место, где тело реконструируется другой машиной. Ну, по телевизору они также научились воссоздавать человека из информации, очевидно, без машины, которая ее принимала. (Пожалуйста, по одному!)
Конечно, если бы мы когда-нибудь научились это делать, мы могли бы найти новые области исследований, такие как «экспериментальная религия». Кто знает?
О каком объеме информации мы вообще говорим? Что ж, для видимого человеческого проекта Американского национального института здоровья требуется около 10 гигабайт (это примерно 10 ^ 11 = 100000000000 «бит» или ответов «да / нет», это около десяти компакт-дисков), чтобы получить полные трехмерные детали человека с разрешением до одного миллиметра в каждом направлении. Если мы забудем о распознавании атомов и измерении их скоростей и просто масштабируем это до разрешения одной атомной длины в каждом направлении, что составляет примерно 10 ^ 32 бит (единица с тридцатью двумя нулями). Это так много информации, что даже с самыми лучшими оптическими волокнами, которые только можно представить, для передачи всей этой информации потребуется более ста миллионов столетий! Проще было бы гулять!Если бы мы упаковали всю эту информацию на компакт-диски, она уместилась бы в куб со стороной почти 1000 километров! Достаточно сказано?
Эй, но вы все кричите: «А как насчет принципа неопределенности, можете ли вы действительно измерять вещи с такой точностью?» Квантовая теория говорит нам, что точность, с которой мы можем измерить положение и скорость любой частицы, ограничена очень простой формулой:
неопределенность скорости
неопределенность в положении x -------------------------
скорость света
одна миллионная радиуса атома водорода
> ------------------------------------------------
масса частицы / масса водорода
Если мы хотим измерить каждый атом с точностью до типичного атомного размера, это означает, что скорость будет неопределенной примерно на 300 метров в секунду (если частица весит столько, сколько, скажем, атом водорода).
Звучит быстро, но не так уж плохо. Обычное покачивание наших атомов из-за того, что мы находимся при комнатной температуре, больше, чем это, в три или более раз. Другими словами, принцип неопределенности не кажется слишком строгим с точки зрения того, насколько хорошо мы можем измерить эти атомы.
Конечно, это еще не все. А как насчет «квантового состояния» этих атомов? Имеет ли значение, на каких энергетических уровнях они все находятся? Нужна ли эта информация химическим реакциям, чтобы они работали, когда мы заново собираем атомы, чтобы создать человека? Что ж, думаю, нет! Как это лучшее предположение нескольких других ученых, которых я тоже спросил. Но это вряд ли окончательный ответ. Я думаю, что меня убеждает в том, что подробное квантовое состояние не важно для правильного определения, когда вы хотите скопировать человека и создать нового из частичной информации, так это то, что люди обычно ходят в больницы для проведения ЯМР (ядерного магнитного резонанса) и СОЭ. (электронный спиновой резонанс) сканирует их, чтобы заглянуть внутрь. Эти процедуры смешивают квантовые состояния, по крайней мере, некоторого большого числа атомов и ядер людей, которых сканируют, но это не так.Похоже, они не беспокоят их аппетиты (в моей книге это делает их людьми). Таким образом, здесь снова квантовая природа наших атомов и молекул, похоже, не исключает метод копирования для телепортации.
Однако огромное количество информации все еще ошеломляет! Возможно, стоит начать с чего-нибудь поменьше …
Сэмюэл Л. Браунштейн , шмуэль на cs.york.ac.uk Обратная связь приветствуется. Этот документ находится по адресу http://www.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html.