テレポーテーションは科学的に可能ですか？ ほぼ瞬時に世界を移動できるようになる日は近いのでしょうか? 今日は、この分野で何が新しいかを伝えようとします。
テレポーテーションは、世界の始まり以来、人類の夢でした。 人は、長距離の疲れた旅行で時間を無駄にすることなく、宇宙を即座に移動して旅行したいと考えています。 このトピックは、ポップカルチャーの多くの作品に長い間存在してきましたが、依然として研究の対象です. 2004年には登録さえされていましたが 特許 「全身テレポーテーション システム」については、テレポーテーションの研究ですでに最初の成功例がありますが、この技術に期待するものとはまったく異なることが証明されています。
テレポーテーションの話題が人類の想像力をかき立てるのはなぜですか? 世界で最も望まれているテクノロジーのリストを作成するとしたら、テレポーテーションが最前線にあるでしょう。 さまざまな場所を瞬時に移動できるとしたら、いくつの問題を解決できるか考えてみてください。 残念ながら、私たちが見たいと思っている形のテレポーテーションは、少なくとも今のところ、私たちの手の届かないところにあるという多くの兆候があります. ただし、テレポーテーションがまったくできないというわけではありません。 彼女は私たちが想像しているのとは違うように見えます。
量子物理学の基礎を簡単に紹介しなければ、テレポーテーションについて語ることはできません。 そして、これは、多くの人が記事をさらに読むことを思いとどまらせる可能性があります. しかし、信じてください、私たちはそれらのスラム街を深く掘り下げることはしませんが、表面的に、簡単な言葉と明確な例を使用して、テレポーテーションの原理を説明しようとします. それが今どのように機能するかを説明してみましょう。 しかし、なぜ「現在どのように機能するか」と正確に言うのでしょうか? これはすでに起こっていますか？ はい、ご列席の皆様、最初の重要なステップはすでに実行されています。 しかし、科学者たちは、人、機器、または材料ではなく、情報をテレポートすることに成功しました。 興味をそそられましたか？ 同じことを読んでください。
テレポーテーション研究の進歩
誰もがテレポーテーションが何であるかを知っていますが、その開発においていくつかのステップがすでに行われていることを誰もが知っているわけではありません. そして、アインシュタインがこの問題に取り組んでから長い時間が経ちました。 科学者たちは、すべてがマイクロスケールレベル、つまり量子粒子のレベルから始まることをすでに発見しています。 これらの量子粒子が研究され始めたとき、それらの奇妙な振る舞いが注目されました。 彼らの相互作用のプロセスは、マクロスケールで肉眼で見ることができるものとはまったく異なりました. それは明らかになった 量子 粒子は一度に つの場所に存在できます。 科学者はこれを重ね合わせの原理と呼んでいます。 ただし、重ね合わせは、粒子が互いに相互作用しない場合、つまり粒子に何も起こらない場合にのみ発生します。 それらが静止しているとき、いわゆる確率波の崩壊について話している. このすべてを理解するのが難しいと感じている人が多いことを私は理解しています。 この状態を説明する最も簡単な方法は、コンピューター ビットを使用することです。 ご存知のように、それらはバイナリ システムで動作します。つまり、 または の場合があります。 そして、量子ビット (量子ビット) は、確率の波が崩壊するまで、同時に「ゼロ」と「」の両方になることができます。
アインシュタインは、彼が「遠隔でのファントム相互作用」と呼んだものを発見することに成功しました。 彼の研究の過程で、通常の粒子が量子レベルで絡み合うことができることが判明しました。 詳細には触れずに、このような つの粒子は、異なる特性 (たとえば、運動量) を持っていますが、結合できると言います。 そして今、最も興味深いことは、ペアリングの後、それらのつのプロパティが変化し、同時に他の粒子のプロパティが変化することです. 距離関係なく！ そして、これがまさに今日のテレポーテーションの仕組みです。 簡単に言えば、森の奥に行くほど…。
実験室では、科学者は粒子の状態をポイントAからポイントBに転送することに成功しましたが、これにより、この粒子に関する特定の情報は送信されません。 なんで？ 主な問題は、現在の研究状況に基づいて、双方がこの最初の情報を確立できないことです。つまり、科学者は何が最初に来て何が次に来たのかを判断できません。 ニワトリとタマゴに近い。 この段階では、これらの概念を強調する価値があります。 情報は、粒子自体の振る舞いよりもはるかに複雑なものであることが判明しました。
そして、これはテレポーテーション技術の開発における主な制限であり、同時に、将来達成される可能性があることと、おそらく達成できないことを明らかにしています。 要約しましょう。 現在、量子レベルで粒子を互いに「ペアリング」することができます。 粒子の状態を点 A から点 B に転送することはできますが、必要な情報は転送しません。 この情報を光速で伝送する特別なチャネルを開発する技術的能力はありません。 地球上では、無線チャネルや光ファイバーを介して情報を送信しますが、これはまったく異なるレベルです。
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コイントリック
では、テクノロジーを習得したように見えるときに、情報を大規模にテレポートしてみませんか? まあ、すべてが見た目ほど単純というわけではありません。 最終的にどのような量子状態 (したがって、テレポーテーションの結果) になるかを完全に制御することはできません。 これを説明するために、科学者はコインの例を使用します。
量子次元で絡み合ったつのコインがあります。 それぞれが つの状態 (表側または逆側) のいずれかを持つことができ、 つは送信者に、もう つは受信者に送られます。 もつれの後、最初のものが表側を指している場合、 番目も表側を指している必要があります。 幸か不幸か、これは多かれ少なかれ量子物理学での仕組みです。 これを知って、送信者は最初のコインを回転させ始め、同時にコインは送信先に回転します。 コインが回転している間は、結果は誰にもわかりません。 送信者でも受信者でもありません。 送信者のコインが停止するまで、実際に受信者に送信している情報はわかりません。 つまり、「何か」を送りますが、何が何であるかはわかりません。 送信されるまで、情報は重ね合わせのままです。
この制限により、開発のこの段階で特定の情報を送信することができなくなります。送信者は、送信しようとしていたものが受信されるかどうかを判断できないためです。 したがって、両側の情報をチェックする伝送チャネルはありません。 量子コンピューターはここで私たちを助けることができますが、それらはまだ登場したばかりであり、これまでのところ非常に原始的です. 今日はそれらについて話します。
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人間のテレポーテーションは可能ですか？
ここで、多くの人にとって最も重要な質問に行き着きます。 では、今日の現実に基づいて、人や他の生物をテレポートすることさえ考えられるでしょうか? おそらく、この質問に明確に答えられる人は地球上に一人もいないでしょう。 ただ、開発の方向性を見ると、個人的には今は忘れたほうがいいと思います。 なんで？
テレポーテーションについて話すときは、常に粒子の状態の転送について話していることに注意してください。 したがって、この粒子は何らかの「定義済み」状態にある必要があります。 一方、人間の脳はマイクロ秒ごとに変化します。 何十億ものシナプス、電子、インパルス - このプロセスを止めることはほとんど不可能です。 脳は、環境から受け取った情報を保存する場所のように思われるかもしれません。 そうすれば、その情報を持つ人をテレポートできるかもしれませんが、「移動」が行われたときと同じ脳を持つ同じ人ではないことは確かです. 所詮、状態そのものが一種の記録であり、私たち神経中枢の場合、初期の「状態」すらありません。 私たちが超能力者について話しているのでない限り。
もちろん、これらは推測と仮定にすぎません。現時点では、将来がどうなるかを明確に予測できる人は誰もいないからです。 しかし、テレポーテーション技術の研究開発の現在の方向性は、私たちが別の方向に進むことを理解させます。
テレポーテーションの未来は量子コンピューターにリンクされていますか?
では、テレポーテーションに未来はありますか? それは何ですか? このトピックの別のブレークスルーは 2019 年に発生しました。 すでに述べたように、量子状態のテレポーテーションは理論的には任意の距離に可能です。 まだ完全に調査されていないため、理論的にのみですが、粒子が500キロメートル以上の距離を移動するという事実そのものがそれを証明できます. また、情報の最も複雑な単位は最小の量子ビット (すなわち、重ね合わせにおけるよく知られた「ビット」) であることもわかっています。
それにもかかわらず、観測中の確率波の崩壊により、これまでのところ、状態0または1にテレポートすることができました。 少し前に、 つの独立した科学者チームが、 つの状態の重ね合わせを同時に送信することに成功しました。これをカッターと呼びました。 ただし、完全に成功したわけではありませんが、試み自体は、科学者がテレポーテーションを忘れていないことをよく示しています。 これは私たちにとって何を意味するのでしょうか? 一言で言えば、これは私たちが非常にゆっくりではあるが、まだ力を増していることを意味し、将来的には最初の完全な情報伝達につながる可能性があります.
2019 年末、状況はさらに興味深いものになりました。 チューリッヒの科学者チーム なんとかテレポート データの量。 独立して動作するコンピューター システム間で 10000 秒間に 個の量子ビット (キュービット) が転送されました。 彼らは、サイズが ミクロンのエレクトロニクスを備えたコンピューター チップを構築しました。 つは送信機、 番目は受信機でした。 絶対零度に近い温度で絡み合った電子は、送信機に送信されたデータが受信機にも現れることを意味しました。つまり、量子物理学の原理に従っています。 そして、なぜデータ転送だけでなくテレポーテーションについて話しているのでしょうか? システム間にワイヤーやその他の指定されたパスがなかったからです。
上記で説明したすべての問題は、かなり悲観的なバージョンのイベントを作成すると信じています。これは、このテーマに対するあなたの熱意を反映しています. しかし、テレポーテーションのトピックにパニックになって興味を失う時ではありません。 科学は静止していません。 量子粒子の状態のテレポーテーションに関する研究の発展に伴い、ついに量子コンピューターの形をした装置が登場し始めました。 「これは私たちの話題と何の関係がありますか?」 - あなたが尋ねる。 彼らの助けを借りて、別の量子チャネルの作成を達成したいと考えています。 これにより、現在のように光ファイバーなどを使用して情報を送信する代わりに、情報をテレポートすることが可能になります（もちろん、量子粒子ではなく「伝統的な分布」について話している） . はい-これは、「コインの送信者」が、受信者のコインでの流通の結果に及ぼすと考えられる影響の方法です。
量子コンピューターが通常のデスクトップ PC と比較できないことを理解していれば、そのようなコンピューターの働きを説明するのは興味深いことです。 これは、白熱灯が単なる「より強いろうそく」であると言っているのと同じです。 これらは、互いに似ていない完全に異なるテクノロジーです。 また、最新のコンピューターがバイナリ システム (0 と 1) の 60 つの状態を処理するように、量子コンピューターは重ね合わせ状態を処理できます。 したがって、たとえば、40% がゼロで、% が である可能性があります。 それは複雑に聞こえるので、別の例に移りましょう。
私たちはコンピュータを使って「表か裏か」を演じます (量子状態を説明するとき、これは科学者のお気に入りの例であることは既に述べました)。 表側はデフォルトでテーブルにあります。 最初のラウンドでは、コンピューターはコインを投げるか、そのままにしておくかもしれませんが、最終決定の結果はわかりません。 その後、同じ機会が得られますが、コンピューターも結果を知りません。 数ラウンド後、コインの状態がチェックされます。 表面が変化した場合はコンピューターが勝ち、そうでない場合は私たちが勝ちます。 これにより、正確に 50% の勝率が得られます。
量子コンピューターで同じゲームをプレイすると、基本的にコンピューターが勝つ可能性は 100% になります (ある調査では、97 以上の異なるゲームで 300% が勝利しましたが、残りの 3% はおそらくシステム エラーによるものです)。 しかし、これはどのように可能ですか？ コンピュータは観察者 (私たちを含む環境の誰も) には見えないため、すべてのラウンドでコンピュータがその重ね合わせを維持していると想像してください。 同時に、マシンは 30% が表側を支持し、70% が現在の状態を離れることを支持すると決定し、次のラウンドで別のものを選択します。 しかし、最も重要なことは、量子コンピューターは常に つの異なる状態を選択するということです ( つだけを選択する場合)。 ゲームの最後に結果が明らかになると、確率の波が壊れて… 彼が勝ちます。
量子コンピューターは私たちをだましていますか? いいえ！ 理解するのが難しいことはわかっていますが、これらの数回のラウンド中に、コンピューターが つの異なるジュースを異なる割合で つのボウルに注ぎ、最後に混合物の両方の成分を分離し、文字通り確率を「克服」し、常に正しい選択。 信じがたいことですが、実際にはこれがまさに起こることです。
あいまいな現象ですが、量子物理学の力をよく表しています。 量子分子のレベルでは、そのようなコンピューターは、たとえば新薬の開発にはるかに優れています。 パンデミックの状況下で、また他の病気を克服するために、それは確かに私たちにとって役立つでしょう. しかし、最も重要なことは、そのようなコンピューターがテレポーテーション情報技術の開発に役立つということです。 そして、これらは些細な言葉ではありません！ 世界中に多くの量子コンピューターが存在するようになると、それぞれの量子分子が互いに混合 (ペア) できるようになります。 次に、そのうちの200つのプロパティを変更すると、対になっている分子の状態も変更されます. 最後に、情報を送信した直後に初期状態と最終状態を判断できるため、情報を送信できるようになります。 いずれにせよ、Google の量子スーパーコンピューターの業績を思い出してみましょう。 10 秒で、最速の「通常の」スーパーコンピューターで 年間の運用が必要な計算を行いました。 だから、それが持つ巨大な可能性と力を見ることができます。
したがって、私たちが夢にも思わなかった、まったく新しい伝達経路が作成されます。 今の光ファイバーや無線チャンネルのように。 そして、前述したように、量子状態のテレポーテーション距離には理論的に制限がないため、他の惑星との通信も瞬時に可能になります。 しかも極めて安全な方法で。 テレポーテーションのおかげで、情報を「キャッチ」することは理論的にも不可能です。 一方で、テレポーテーションが可能になれば、知的な人ならその方法を見つけるだろう。 おそらく、私たちはまだそれほど多くのことを知っていないため、完全なホモサピエンスではありません...
そして今、テレポーテーション開発の現在および将来の状態についての会話の終わりに達しました. 将来の計画のすべてがあなたが考えるほど遠くないというわけではないので、将来の計画はもっと興味深いものに見えることを認めなければなりません. また、将来が実際にどうなるかは予測できないことも忘れてはなりません。 現代の世界は、30 年前には幻想のように見えたことが、今日現実になることがあるということを証明しています。 すべての論文 (特に人間のテレポーテーションに関連するもの) は、利用可能な情報と研究開発の予測に基づいています。 したがって、量子コンピューティングの技術がすぐにアクセス可能になり、理解できるようになることを願っています。 そしてもちろん、私たちはこの革命が私たちの生きている間に起こることを望んでいます。 人が火星やアルファ ケンタウリに瞬時に移動できる方法を本当に知りたいです。 夢、夢、夢…
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