Весела розмова про телепортацію

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

Я поговорив з Клубом Науково-фантастичного клубу Реховота 31 січня про квантову телепортацію та іншу божевільну справу. Мені запропонували спробувати виписати першу частину моєї розмови, де я вважав, що означає "телепортація" і наскільки важко це реально станеться. Я не стверджую, що це є остаточним питанням, тільки мій погляд на це. Мої дослідницькі інтереси дійсно лежать з фундаментальними квантовими явищами, і за межами цієї сфери я, як сподіваюсь, спіткнуться як інший.

Для початку давайте запитаємо, що ми можемо мати на увазі під терміном "телепортація". Врешті-решт, якщо хтось підказує вам: "Подивіться, що я нарешті це зробив! Я дізнався, як телепортувати ...", ми б хотіли, щоб ми могли вирішити, чи ми навіть говорили на тій же мові. Чудово, так що я бачив Star Trek ®, тому я зрозумів, що можу взяти удар на визначення його:

Телепортація - це якийсь миттєвий "беззмістовний" транспорт.
Зачекайте секунду, я не можу цього купити! Теорія відносності Ейнштейна - і багато десятиліть експериментальних доказів повернула його до ручки - кажуть, що найшвидша швидкість - це швидкість світла. Якщо ми вважатимемо це частиною нормативної науки, то ми маємо негайно змінити своє визначення на:
Телепортація - це якийсь "беззмістовний" транспорт.
(Принаймні на даний момент.)

Ну, це трохи краще, але я був досить розпливчастим через те, що я маю на увазі беззмістовні. Можливо, я повинен дозволити малюнок нижче бути нашим найкращим керівництвом щодо того, що це може означати:

Я думаю, якщо я думаю про це визначення трохи, то я починаю усвідомлювати, що у нас вже є багато прикладів телепортації навколо нас щодня:

Ну, чи вважати їх телепортацією? Вони справді копіюють процеси. Вони залишають звук, зображення, те, що є, і відправляють копію, стріляючи по космосу, у незмінному вигляді. Хммм, ми повинні купити це? Вони не залишають копію в нашій улюбленій телевізійній програмі. Ну, може, саме так вони роблять. У них є якась машина, яка вимірює положення та швидкості і типи атомів по всій людині, а потім передає цю інформацію (скажімо радіохвилями) до місця, де тіло реконструюється іншою машиною. Що ж, на телебаченні вони також навчилися відтворювати людину з інформації, мабуть, без машини, щоб її отримати. (Одне щось, будь ласка!)

А як щодо оригіналу? Ну, можливо, машина, яка вимірює всі ці атоми, повинна скидати людину окремо, щоб це зробити. Я думаю, це буде як фотокопіювальна машина з спалахом, яка була надто жорстокою (випарюючи оригінал). Це не буде абсолютною вимогою. Як тільки хтось розробив, як побудувати більш ніжний процес копіювання, вони можуть залишити оригінал позаду. Чи хочуть вони? Чи буде душа копіюватися? Чи буде копія все-таки повинна платити податки, якщо оригінал ще залишився? Гадаю, я не можу відповісти на кожне нагальне питання.

Звичайно, якщо ми могли б навчитися робити це, ми могли б знайти нові галузі досліджень, як "експериментальна релігія". Хто знає?

Наскільки багато інформації ми говоримо в будь-якому випадку? Ну, видимий людський проект Американського національного інституту охорони здоров'я вимагає близько 10 гігабайт (тобто близько 10 ^ 11 = 10000000000 "бітів", або "так / ні", це близько десяти компакт-дисків), щоб надати повні тривимірні деталі людина до одного міліметрового дозволу в кожному напрямку. Якщо ми забудемо про розпізнавання атомів і вимірювання їх швидкості і просто масштабуємо до роздільної здатності одноатомної довжини в кожному напрямку, тобто приблизно 10 ^ 32 біт (з одним тридцятьма двома нулями). Це стільки інформації, що навіть за оптимальних оптичних волокон можна було б пережити більше ста мільйонів століть, щоб передавати всю цю інформацію! Пройти буде легше! Якщо б ми упаковували всю цю інформацію в компакт-диски, це вмістилося б у куб майже 1000 кілометрів на боці! Достатньо сказав?

Привіт, але ти все кричиш там "як щодо принципу невизначеності, чи можете ви дійсно виміряти речі, які точно?" Ну, квантова теорія говорить нам, що точність, з якою ми можемо виміряти положення і швидкість будь-якої частинки, обмежена дуже простим формулою:

                             
 невизначеність у швидкості

  
 невпевненість у положенні х ------------------------

                                 
 швидкість світла


                         
 один мільйонний радіус атома водню

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

                            
 маса частинок / маса водню
 
Якщо ми хочемо виміряти кожен атом в межах типового атомного розміру, це означає, що швидкості будуть невизначеними приблизно на 300 метрів у секунду (якщо частка важить так само, як кажуть атом водню).

Це звучить швидко, але це не так вже й погано. Звичайне джигглювання наших атомів у зв'язку з тим, що ми перебуваємо при кімнатній температурі, більше, ніж вдвічі. Іншими словами, принцип невизначеності, здається, не є надто обмеженим в плані того, наскільки добре ми можемо виміряти ці атоми.

Звичайно, це ще не все. А як щодо "квантового стану" цих атомів? Чи важливо, на які рівні енергії вони всі? Чи потрібні хімічні реакції, щоб ця інформація працювала, коли ми збираємо атоми, щоб зробити людину? Ну, мій найкращий припущення ні! Як і найкраща здогадка декількох інших вчених, я теж запитував. Але це навряд чи остаточна відповідь. Я гадаю, що, як правило, переконує мене, що детальний квантовий стан не важливо, якщо ви хочете скопіювати людину і зробити нову з часткової інформації, це те, що люди регулярно відвідують лікарні для ЯМР (ядерний магнітний резонанс) та ШОЕ (електронний спіральний резонанс) сканує, щоб побачити всередині них. Ці процедури поєднують квантові стани принаймні кількох великих атомів і ядер сканованих людей, але це, здається, не порушує їх апетити (що робить їх ще людиною в моїй книзі). Таким чином, тут, здається, квантова природа наших атомів і молекул не виключає метод копіювання для телепортації.

Величезна кількість інформації, яка задіяна, проте все ще залишається незрозумілою! Можливо, ми повинні почати з чогось меншого ...

Семюель Л. Браунштейн, schmuel at cs.york.ac.uk

Зворотний зв'язок рекомендується.

Цей документ розташований за адресою http://www.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html