Original:http://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html

En sjov taler om teleportation

Jeg præsenterede Rehovot Science Fiction Club den 31. januar om quantum teleportation og andre vanvittige ting. Jeg er blevet bedt om at prøve at skrive den første del af min tale, hvor jeg overvejede hvad "teleportation" betyder og hvor svært det virkelig kan være. Jeg hævder ikke, at dette er endelig i sagen, bare mine tanker om det. Mine egne forskningsinteresser ligger virkelig i fundamentale kvantefænomener og uden for dette felt er jeg så tilbøjelig til at snuble som en anden.

Til at begynde med lad os bare spørge, hvad vi kan betyde ved udtrykket "teleportation". Når alt kommer til alt, hvis nogen kommer op til dig og siger "se, jeg har endelig gjort det! Jeg har opdaget, hvordan man teleporterer ..." vi vil gerne kunne afgøre, om vi selv taler det samme sprog. Godt, så jeg har set Star Trek ®, så jeg regner med at jeg kan tage en stak ved at definere den:

Teleportation er en slags øjeblikkelig "disembodied" transport.

Vent nu et øjeblik, jeg kan ikke købe det! Einsteins relativitetsteori - og mange årtier af eksperimentelle beviser går tilbage til hiltet - siger, at den hurtigste hastighed er lysets hastighed. Hvis vi tager dette som en del af normativ videnskab, så bliver vi nødt til at ændre vores definition med det samme til:

Teleportation er en slags "disembodied" transport.

(Mindst for øjeblikket.)

Nå det er lidt bedre, men jeg har været ret vag ved hvad jeg mener med disembodied. Måske skal jeg lade billedet nedenfor være vores bedste vejledning til hvad det kan betyde:

https://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport1.gif

Jeg gætter på, om jeg tænker på denne definition i lidt tid, begynder jeg at indse, at vi allerede har mange eksempler på teleportation omkring os hver dag:

  • telefon: transporterer lydbølger som elektricitet.
  • fax: transporterer et billede.
  • Internettet: ...

Tja, tælle disse som teleportation? De kopierer virkelig processer. De forlader lyden, billedet, hvad-har du bagved og sender kopien skyder på tværs af rummet på nogle disembodied måde. Hmmmm, skal vi købe dette? De efterlader ikke en kopi bagud i vores foretrukne tv-program. Nå, måske er det bare, hvad de gør. De har en maskine, der måler positionerne og hastighederne og typerne af atomer gennem hele personen og derefter sender disse oplysninger (siger ved radiobølger) til det sted, hvor kroppen rekonstrueres af en anden maskine. Nå på TV lærte de også at genskabe personen fra oplysningerne tilsyneladende uden en maskine for at modtage den. (En ting ad gangen, tak!)

https://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport2.gif

Hvad med originalen? Nå må maskine, der måler alle disse atomer, skære personen fra hinanden for at gøre det. Jeg tror det ville være som en fotokopimaskine med en flashlampe, der blev sat for varmt (fordampning af originalen). Dette ville ikke være et absolut krav. Så snart en person arbejdede ud, hvordan man opbyggede en mere blid kopieringsproces, kunne de forlade originalen bagved. Ville de gerne? Ville sjælen blive kopieret? Skal kopien stadig betale skat, hvis originalen stadig var omkring? Jeg antager, at jeg ikke kan svare på ethvert pressespørgsmål.

Selvfølgelig, hvis vi nogensinde kunne lære at gøre dette, ville vi måske finde nye forskningsområder som "eksperimentel religion". Hvem ved?

Hvor meget information snakker vi alligevel om? Godt det synlige menneskelige projekt af det amerikanske national institut for sundhed kræver omkring 10 gigabyte (det er omkring 10 ^ 11 = 100.000.000.000 "bits" eller ja / nej svar, det er omkring ti cd-rom'er) for at give de fulde tredimensionale detaljer af en menneske ned til en millimeter opløsning i hver retning. Hvis vi glemmer at genkende atomer og måle deres hastigheder og justere det til en opløsning af en atomlængde i hver retning, der er omkring 10 ^ 32 bit (en efterfulgt af toogtredive nuller). Dette er så meget information, at selv med de bedste optiske fibre tænkeligt ville det tage over hundrede millioner århundreder at overføre al den information! Det ville være lettere at gå! Hvis vi pakker al den information til cd-rom'er, passer den ind i en terning næsten 1000 kilometer på en side! Nok sagt?

Hej, men du er alle sammen clamoring derude "Hvad med usikkerhedsprincippet, kan du virkelig måle ting præcist?" Well quantum teori fortæller os, at den præcision, som vi kan måle position og hastighed for en partikel, er begrænset af en meget enkel formel:

                              usikkerhed i hastighed

   usikkerhed i position x -------------------------

                                  lysets hastighed

 

                          en million af radiusen af ​​et hydrogenatom

                     > ------------------------------------------------

                             partikelmassen / massen af ​​hydrogen

Hvis vi vil måle hvert atom inden for en typisk atomstørrelse, betyder det, at hastighederne vil være usikre med ca. 300 meter pr. Sekund (hvis partiklen vejer så meget som et hydrogenatom siger).

Det lyder hurtigt, men det er ikke så slemt. Den almindelige jiggling af vores atomer på grund af at vi er ved stuetemperatur er større end dette med en faktor på tre eller flere. Med andre ord synes usikkerhedsprincippet ikke at være for restriktivt med hensyn til, hvor godt vi kan måle disse atomer.

Det er selvfølgelig ikke alt. Hvad med "atomstanden" af disse atomer? Er det noget, hvad energiniveauer de er alle i? Har de kemiske reaktioner brug for at få disse oplysninger til at fungere, når vi samler atomerne igen for at gøre en person? Nå, mit bedste gæt er nej! Som det bedste guess fra flere andre forskere har jeg også spurgt. Men det er næppe et definitivt svar. Jeg gætter på, hvad der har tendens til at overbevise mig om, at den detaljerede kvante tilstand ikke er vigtig for at få det rigtige, når du vil kopiere en person og lave en ny fra den delvise information, er at folk rutinemæssigt går til hospitaler for NMR (nuklear magnetisk resonans) og ESR (elektron spin resonans) scanninger for at se inde i dem. Disse procedurer blander kvantestaterne af i det mindste nogle store antal atomer og kerner af de mennesker, der scannes, men det synes ikke at forstyrre deres appetit (det gør dem stadig menneske i min bog). Således ser det ikke ud til, at kvante karakteren af ​​vores atomer og molekyler udelukker kopieringsmetoden til teleportation.

Den store mængde information, der er involveret, er dog stadig vildt! Måske skulle vi starte med noget mindre ...