Teleportacja to temat, który od dziesiątków lat fascynuje zarówno naukowców, jak i fanów science fiction. Choć klasyczna teleportacja w stylu „Star Treka” pozostaje fikcją, świat nauki zrobił ogromne postępy w dziedzinie znanej jako teleportacja kwantowa. Czym ona właściwie jest? Na czym polega? I czy teleportacja kwantowa udana to już fakt? Oto, co warto wiedzieć na ten temat.
Co to teleportacja kwantowa?
Teleportacja kwantowa to proces przenoszenia informacji o stanie kwantowym jednej cząstki na drugą, znajdującą się nawet w znacznej odległości. Nie chodzi tu o przeniesienie samej cząstki, ale dokładne odtworzenie jej stanu kwantowego gdzie indziej. W praktyce oznacza to, że informacja kwantowa może zostać przesłana bez fizycznego przemieszczania nośnika tej informacji.
Na czym polega teleportacja kwantowa?
Podstawą teleportacji kwantowej jest splątanie kwantowe (ang. quantum entanglement) — zjawisko, w którym dwie cząstki są ze sobą tak silnie powiązane, że stan jednej natychmiastowo wpływa na stan drugiej, niezależnie od odległości.
Proces teleportacji przebiega w kilku krokach:
- Dwie cząstki A i B zostają splątane.
- Czysty stan kwantowy innej cząstki C zostaje zmierzony w taki sposób, że powoduje to zmianę stanu cząstki A.
- Na podstawie klasycznej informacji z pomiaru można dokonać odpowiednich operacji na cząstce B, by jej stan był identyczny ze stanem cząstki C sprzed pomiaru.
W efekcie stan cząstki C „teleportuje się” do cząstki B. Dzięki temu mechanizmowi możliwe jest przesyłanie informacji kwantowej na odległość bez fizycznego przemieszczania nośnika. Choć brzmi to jak science fiction, teleportacja kwantowa opiera się na solidnych podstawach fizyki kwantowej i stanowi fundament dla przyszłych technologii kwantowej komunikacji i obliczeń.
Kwantowa teleportacja teoria a praktyka
Kwantowa teleportacja teoria została po raz pierwszy sformułowana w 1993 roku przez Charlesa Bennetta i jego zespół. Zaledwie cztery lata później, w 1997 roku, przeprowadzono pierwszy eksperyment teleportacji kwantowej na fotonach. Od tego czasu teleportacja badania rozwijają się w szybkim tempie.
W 2020 roku zespół naukowców z Fermilab, Caltech i NASA JPL ogłosił przełom – udaną teleportację kwantową na odległość ponad 40 kilometrów, z niemal 90% skutecznością. To jedno z najbardziej imponujących osiągnięć w tej dziedzinie, potwierdzające, że teleportacja kwantowa udana jest już faktem.
Przyszłość teleportacji stanu kwantowego
Teleportacja stanu kwantowego to nie tylko ciekawostka. Ma ona kluczowe znaczenie dla rozwoju komputerów kwantowych, sieci kwantowego internetu oraz bezpiecznej komunikacji kwantowej. Obecnie prace skupiają się na poprawie stabilności procesu, zwiększeniu odległości i integracji z istniejącymi infrastrukturami.
Choć nie mówimy jeszcze o teleportacji ludzi czy przedmiotów, teleportacja kwantowa udana to już nie fikcja, lecz rzeczywistość w laboratoriach. Z każdym kolejnym eksperymentem przybliżamy się do nowej ery komunikacji i przetwarzania informacji.