Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии
Квантовая телепортация — это передача информации из одной части Вселенной в другую, практически мгновенно, без проводов, полей и любых других соединений. Квантовая телепортация впервые была продемонстрирована еще в 1997 году. И за эту работу Антон Цейлингер получил Нобелевскую премию в 2022 году.
Сегодня квантовая телепортация широко используется в квантовых оптических устройствах и стала основополагающей технологией постепенно развивающегося квантового интернета.
Но информация — это не все, что можно передать по квантовому интернету. Можно передать еще и энергию.
Передача энергии
В 2000-х годах японский физик Масахиро Хотта из Университета Тохоку предположил, что с помощью телепортации можно передавать не только информацию, но и энергию. Хотта разработал теоретическую основу для квантовой телепортации энергии.
В новой работе Казуки Икеда из Университета Стони Брук показал, что телепортировать энергию действительно можно. И ничего особо нового не надо для этого придумывать. Икеда использовал теорию Хотты и «обычный» квантовый компьютер компании IBM, доступ к которому можно получить через интернет. «Первая демонстрация квантовой телепортации энергии на реальном квантовом оборудовании состоялась», — пишет Икеда.
Еще Хотта отметил, что любое измерение квантовой системы неизбежно вводит в систему энергию. Если система состоит из двух спутанных частиц, энергия, полученная первой, может быть извлечена из второй. При этом энергия не возникла ниоткуда, она просто передана от одной частицы другой.
Хотта не мог напрямую проверить свои идеи, просто у него не было под рукой квантового компьютера. А вот у Икеды такой компьютер был. Квантовые компьютеры IBM основаны на сверхпроводящих кубитах и доступны через интернет. Икеда написал квантовый алгоритм, который реализует идею Хотты, а затем использовал квантовой компьютер IBM для тестирования этого алгоритма. «Результаты точно согласуются с предсказанием теории», — говорит Икеда.
Правда, пока удалось телепортировать энергию только на расстояния размером с компьютерный чип. Но Икеда уверен, что, если идея работает, ее стоит протестировать и на гораздо больших расстояниях. Он планирует поставить эксперимент по квантовой телепортации энергии по 158-километровому каналу между Университетом Стони Брук и Брукхейвенской национальной лабораторией.
А когда заработает квантовый интернет энергию можно будет передавать по квантовым сетям. Икеда полагает, что все это станет доступно уже в 2030-ые годы.
«Возможность передавать квантовую энергию на большие расстояния приведет к новой революции в квантовой коммуникации», — говорит Икеда. Он предполагает, что энергия и информация будут продаваться через квантовый интернет, а трейдеры будут выбирать, где ее получить наиболее экономически выгодно. Это приведет к новой науке о квантовой информационной экономике, говорит Икеда.
Но до этого еще очень далеко, учитывая, что пока удалось телепортировать очень малую энергию, а квантовый интернет тоже дело будущего.
Как телепортация могла бы изменить мир
Есть очень простой и эффективный способ создания фантастических вселенных — к современному миру добавляется одна прорывная технология, после чего автор переносит действия на несколько сотен лет вперёд.
К примеру, возьмём сериал «Видоизменённый углерод». Его мир определяют знакомые нам гиперболизированные проблемы. Богатые живут за облаками, бедные — в трущобах, а среднего класса не существует. Глобализация смешала культуры до неузнаваемости, корпорации правят миром, словом, все характерные признаки неприятного будущего на месте.
Однако Ричард Морган — автор романа, по которому снят сериал, — добавил в привычную формулу ещё один ключевой ингредиент: оболочки, которые в оригинале ёмко называются sleeve («рукав» или «обложка»). Тела в будущем Моргана стали заменяемым сосудом для разума, который хранится в стэке — небольшом диске в позвоночнике. Соответственно, сознания можно свободно переносить между телами. И это изменило всё.
Положение человека в обществе теперь определяется тем, есть ли у него деньги на новую оболочку. Религии с трудом адаптируются к реальному бессмертию духа. Дети не пугаются, когда их умершая бабушка приходит на праздник в теле лысого бородатого неонациста. Гладиаторские бои узаконены, а власти проще относятся к насилию и генетическим модификациям.
Таких изменений — масштабных и не очень — много, и они очень хорошо показывают, как один радикальный прорыв «тащит за собой» все сферы жизни. Появляется огромное количество зависящих от стэков технологий, меняется образ жизни и мышление людей. Деформируется сама структура общества, при этом сохраняя некоторые привычные нам черты вроде института брака.
Я предлагаю сообществу DTF мысленный эксперимент. Представьте, что учёные придумали, как переносить 150 килограмм любой материи на расстояние до трёх километров. Меньше (вес, расстояние) — можно, больше — нельзя. Создатели решили не оригинальничать и назвали технологию «телепортацией».
Для телепортации предмет импульсом из специального эмиттера мгновенно разбирается на атомы, со скоростью света переносится в место назначения на невидимом луче энергии и реконструируется. Если импульс попадает в контейнер, он переносится со всем содержимым. Для реконструкции не нужны никакие дополнительные устройства — объект просто появляется в воздухе. После несчастного случая выяснилось, что процесс абсолютно безопасен для человека.
Сейчас 2045 год, и крупные компании только-только начинают адаптировать телепортацию для коммерческого использования. Напишите в комментариях, как эта технология (и технологии, произошедшие от неё) может изменить одну любую сферу жизни. Как изменится транспорт? Кулинария? Видеоигры? Давайте вместе сконструируем образ будущего.
Зашел сюда запостить скриншот с собачкой из второй части.
Поскольку я так понимаю ретрансляторы громоздкие и стационарные, транспортная система будет организована фактически как железнодорожные линии, с ветками и жесткой привязкой по времени. Чтобы быстро переместиться допустим в другой город или хотябы на другой конец большого города ты ловишь "волну", цепочка ретрансляторов которая автоматически срабатывает по прибытии и пересылает на следующий узел. В зависимости от времени суток "волны" могут быть направлены например из центра к окраинам вечером и наоборот утром.
Системы борьбы с незаконным проникновением (допустим банки) могут представлять собой сверхтонкие сетки, заполняющие всё помещение, "паутинка". При телепортации преступник впечатывается в нее и если не повезет — умирает.
Вокруг важных правительственных объектов создаются зоны отчуждения от трёх километров.
Подземные тюрьмы без входа/выхода.
Классические перевозчики перепрофилируются на перевозки больших грузов.
Колличество автомобилей уменьшается. Ведутся исследования по увеличению дальности премещения, переконфигурации при перемещении. Спецслужбы разрабатывают способы прервать перемещение, противодействовать ему и в тайне — способы уничтожить при этом перемещающегося.
Появляются любители старинных способов перемещения.
«Разве клубника, перемещенная этим чудовищем, бездушным эмиттером, будет когда-нибудь столь же ароматной, как привезенная душевным автопилотом на старинном электрическом грузовике? Нет, нет, и еще раз нет! А путешествия? Ведь главная романтика путешествия — многочасовая медитация в скрюченной позе, медитация о пункте назначения и смысле своего прибытия туда — её больше нет! Вуп! — и ты на месте, что за профанация.»
Так это целый бизнес-проект получится: «прокатись в плацкартном вагоне советского производства из Москвы в Екатеринбург, как это делали наши предки. Бонусом ароматизатор с запахом курочки и носков»
Вот всегда при прогрессе исчезает что-то важное, что-то теплое и ламповое.
Боюсь, в случае Макса расстояния явно маловаты 🙂
Появились бы противники новой технологии с лозунгами типа "телепортированный ты это не настоящий ты"
Или "телепортированный ты уже становишься не чистым! Откажись от телепортации и искупи свои грехи"
Зашел сюда написать что да, не настоящий. Это довольно интересный вопрос вообще. Я придерживаюсь мнения, что портал вроде тех, что были в Portal — норм, а те, что тебя разбирают на атомы — убивают и копируют ("Престиж").
Самое важное изменение: можно будет перестать бегать в "Пятёрочку" за подсолнечным маслом по акции. Нажал кнопку — и оно уже у тебя дома, не надо сражаться со старушкой за последнюю бутылку.
Впрок надо брать. Дома 3 бутылки масла.
Тогда они будут приходить к твоему дому и стучать в дверь с криками: «ирод, отдай бутылку! Я её первая заметила!»
Тут на ум сразу приходит автозаполняемый холодильник. Нафиг что-то жать? Настроил что тебе надо иметь в кратковременном запасе и оно само уже и поддерживается в заданном количестве.
Если правилами утверждается, что при наличии каких-либо предметов на месте телепортации, телепортируемый человек будет сливаться с ними. Тогда появится новая гендерная идентичность, при которой будут проводиться операции по пересадке половых органов с помощью телепортации.
Через 10 лет появится их профсоюз и фильмы без порталгендеров будут считаться расизмом, а пользователи ResetEra вновь припомнят Вавре, что в Kingdom Come он не добавил порталы.
Комментарий удален модератором
Получается, если эмиттер разбирает атомы предмета в одном месте и собирает в другом, значит он владеет информацией о структуре атомов предмета. Тогда можно подсунуть эмиттеру предмет со схожим составом атомов и используя информацию о структуре первого предмета можно не только телепортировать предмет, но и создать его копию из другого предмета. А так как ваш телепортатор работает на людях, то значит можно создавать клонов людей, используя в качестве первичного материала, например, свиней. Клонов можно будет создавать для резервных органов. Некоторые люди будут создавать их для себя. Ведь люди, в первую очередь, любят себя. Что-то меня понесло. Надеюсь, вы поняли.
Такой способ нарушает принцип неопределенности. Мы можем либо сделать грубую неточную _копию_, в рамках этого принципа. Либо, действительно, физически _телепортировать_ квантовые состояния исходника ( скорее всего, на вот такую грубую копию ). По вычислительной сложности это недостижимо, ибо, как минимум, нам нужно одномоментно знать положение всех атомов для грубой копии и очень большой канал, для передачи такой информации. Даже если предположить, что хватит двух байт на положение атома — нужно передать никак не меньше 1.3*10^28 байт: либо одномоментно, либо заморозить объект телепортации до абсолютного нуля. Далее, каждый бит кодируем одним фотоном ( в видимом спектре, как в Стар-Треке ) : E = hc/750nm * 1.3 * 10^28 * 8
= 2.755×10^10 J (joules). 27млрд Джоулей (полная энергия взрыва
500 тонн тротила) на полноценную телепортацию тела — это даже не минимум, а нижняя граница. А мы еще даже не учли сопутствующие расходы на сборку-разборку, анализ, обработку и позиционирование всей этой дичи.
Люди, стоящие в очередь на телепортацию, жалуются, что им приходится очень долго ждать, чтобы мгновенно переместиться из одного места в другое. А ещё эта дурацкая технология переносит только на три киломера — почему не на 1000 или хотя бы на 20? Приходится ходить между этими станциями телепортации пешком, ждать, пока зарядится батарея у эмиттера. Все недовольны, короче. Эмиттеры от Apple обвиняются в том, что опять не получилось никакой революции.
Тут важно узнать несколько моментов.
1) Что будет, если в точке телепортации (в момент телепортации) окажется другой объект?
2) Много ли энергии тратится на одно перемещение? (насколько это дорого)
3) Что будет если телепортируемый объект весит чуточку больше?
По поводу первого вопроса.
Давно читал в нашей фантастике про этот аспект. Там описывался вариант, когда атомы перемещаемого предмета вытеснят атомы предмета на месте телепортации. Но почему-то переносились они туда откуда телепортировался объект. Главный герой в книге так себе статуй по городу наделал. В скальную породу телепортировался.
1) Атомы телепортируемого объекта смешаются с тем, что лежит на месте телепортации. Получается ужасная кракозябра.
2) Для одной телепортации (150кг, 3км) нужен источник энергии, по стоимости, распространённости и лёгкости в производстве сравнимый с пальчиковой батарейкой.
3) Телепортация не произойдёт, никаких повреждений не будет. То же самое случится, если попробовать перенести что-нибудь на 3,1 километра.
Так, разве эту технологию ещё лет 6 назад не разработали? Переносит предметы из пункта А в пункт Б метров на 10-20, только неживые, само собой. Что-то не заметил, чтобы её применяли. И вот в чём проблема телепортации — нецелесообразно с точки зрения нынешней экономики. Это как автомобили на воде и воздухе. Да, они уже давненько существуют, но выгляните на улицу — сколько людей в вашем городе ездят на воде? Да нисколько, даже партия зелёных их не использует. Почему? Да потому что нефтяные олигархи ни за что на свете не пропустят на наш рынок нечто подобное. Потерять миллиарды, чтобы другим стало легче передвигаться? Ха, так бизнес не ведут.
Миром уже правят богатые и они решают, что будет на прилавках наших магазинов. Телепортация слишком упростит жизнь по всем фронтам, заставит людей потерять работу и прибыль. Сейчас все и так пытаются хитрить любыми способами ради мизерных процентов квартальной прироста. А тут в одночасье все акции падут в ноль и рынок рухнет.
Я всегда считал телепортацию и телекинез синонимом слова ‘всевластие’. Эти технологии позволяют контролировать абсолютно всё. Зачем делать выкачивание жира, садиться на диеты, ходить в спортивный зал, если можно телепортировать из своего тела всё лишнее? Шлаки, вирусы, тромбы, рак — всё убирается легко и просто. Операции больше не нужны, ведь достаточно поменять местами органы.
Добыча еды тоже пострадает, ведь теперь можно будет подымать пласты воды в воздух над сетью и вылавливать рыбу тоннами. А воровать-то как легко станет, ух. Пошел к соседу на ферму, направил луч на курочек и свиней, бац, обед готов. И кто докажет? Перевозить наркотики и другие запрещённые товары станет во много раз проще, так что вряд ли технологию выдадут на руки обычному люду.
Опаснее всего станет из-за систем охраны, ведь с большой вероятностью людей начнут шпиговать особыми датчиками и при получении ордера телепортировать на допрос / в тюрьму. Абсолютный контроль над стадом бедняков. По факту это полный капут всему. И я уже молчу о праве владения технологией. Одна страна, которая её адаптирует, сможет захватить всю мировую власть без войн и внешней политики. Станут популярными диктатура и мировое господство.
Печальный факт: телепортация маловозможна
Недавние разработки в университете Лейчестера показали, что порталы для телепортации и вообще сама телепортация весьма проблематичны к воплощению в жизнь. И дело даже не в том, что это просто невозможно.
Дело в том, что количество энергии и времени, которые будут потрачены на отправку из одного места в другое, ставят под сомнение сам факт телепортации. В буквальном смысле — быстрее будет пройти пешком, неважно, как далеко вы собираетесь отправиться. И все потому, что хранение полной информации об одной человеческой клетки занимает около 10 миллиардов битов информации.
Если это не кажется большой проблемой, то тогда пойдем дальше. Это были только цветочки. Каждая клетка в человеческом теле содержит данные, необходимые для создания новых клеток. А восстановление всей информации, содержащейся в мозгу, займет просто очень много места, до 2,6 х 1042 битов.
Передача всей информации во время перемещения в пространстве может напомнить, как компьютер отправляет пакеты данных из одной точки в другую. И при частоте 30 ГГц телепортация одного человека займет примерно в 350 000 больше времени, чем существует сама Вселенная (!). И даже увеличение диапазона частот не поможет. То есть около 14 миллиардов лет нужно будет перемещаться в другую точку. Да, действительно пешком дойти быстрее будет куда бы то ни было, не поспоришь.
Учёные экспериментально доказали возможность телепортации энергии
Квантовая запутанность допускает невероятные возможности для передачи состояния частиц на бесконечные расстояния за какие-то мгновения. Это принято назвать телепортацией, хотя в обычном понимании это далеко не так. Тем не менее, учёные научились ставить эксперименты по мгновенной передаче «информации» с помощью запутанных частиц, на чём будет строиться квантовый интернет. Теперь исследователи доказали, что телепортировать можно также энергию.
Источник изображения: Pixabay
Возможность квантовой телепортации энергии около 20 лет назад начал доказывать японский физик Масахиро Хотта (Masahiro Hotta) из Университета Тохоку. В ряде работ за это время он обосновал возможность таких явлений и заложил основу для постановки эксперимента. Опыт поставил другой японец — Казуки Икеда (Kazuki Ikeda) из Университета Стоуни Брук в штате Нью-Йорк. В своей работе, которая доступна на сайте arXiv.org, Икеда утверждает, что ему впервые удалось телепортировать энергию с помощью обычного квантового компьютера.
«Мы сообщаем о первой реализации и наблюдении квантовой телепортации энергии на реальном квантовом оборудовании», — сказал он, добавив, что возможность телепортации энергии может иметь глубокие последствия для будущего квантового интернета.
Ключевая идея квантовой телепортации энергии заключается в том, что энергия любой квантовой системы постоянно колеблется. Именно эти естественные колебания энергии можно использовать на квантовом уровне. Энергия не приобретается и не теряется, как показал Масахиро Хотта, она просто передается. Если энергию одной из связанных квантовых частиц можно измерить, то эту же величину (по аналогии с передачей состояния или «информации») можно извлечь из другой связанной квантовой частицы, где бы она ни находилась в этот момент во Вселенной.
Сегодня найти квантовый компьютер для подобного эксперимента не составляет труда. Группа Икеды воспользовалась удалённым доступом к квантовому компьютеру IBM, на котором запустила свой уникальный алгоритм. Алгоритм отработал как задумано и позволил получить согласующийся с теорией Хотта результат. Квантовая телепортация энергии произошла в пределах квантового процессора IBM, но если опыт повторить на какой-либо квантовой сети, которые постепенно развёртываются в США, то учёные ожидают увидеть телепортацию энергии на расстояния многих километров.
Другое дело, насколько это будет значительный перенос энергии, чтобы им можно было воспользоваться из практических соображений? В любом случае, новые данные о квантовом мире позволят больше узнать о мире, в котором мы живём.