Il teletrasporto è scientificamente possibile? Presto saremo in grado di viaggiare per mondi quasi istantaneamente? Oggi cercheremo di raccontare cosa c'è di nuovo in questo settore.
Il teletrasporto è stato un sogno umano sin dall'inizio del mondo. Una persona vuole muoversi istantaneamente nello spazio, viaggiare, senza perdere tempo in faticosi viaggi su lunghe distanze. Questo argomento è presente da tempo in molte opere di cultura pop, ma è ancora oggetto di ricerca. Anche se, nel 2004, è stato addirittura registrato brevetto sul "sistema di teletrasporto di tutto il corpo", ci sono già i primi successi nella ricerca sul teletrasporto, ma dimostrano che non sarà affatto quello che ci aspettiamo da questa tecnologia.
Perché il tema del teletrasporto stimola così tanto l'immaginazione dell'umanità? Se dovessimo stilare un elenco delle tecnologie più desiderate al mondo, il teletrasporto sarebbe in prima linea. Pensa a quanti problemi risolveremmo se potessimo spostarci all'istante tra luoghi diversi. Sfortunatamente, ci sono molte indicazioni che il teletrasporto nella forma che vorremmo vedere, almeno per ora, è fuori dalla nostra portata. Tuttavia, questo non significa che il teletrasporto non sia affatto possibile. Sembra solo diversa da come immaginiamo.
Non si può parlare di teletrasporto senza una breve introduzione alle basi della fisica quantistica. E questo, a sua volta, può scoraggiare molte persone dal leggere ulteriormente l'articolo. Ma credetemi, non approfondiremo quei bassifondi, ma cercheremo di spiegare superficialmente, con parole semplici e con esempi chiari, il principio del teletrasporto. Proviamo a spiegare come può funzionare in questo momento. Ma perché dico esattamente "come funziona ora"? Sta già accadendo? Sì, onorevoli colleghi, i primi seri passi sono già stati compiuti. Tuttavia, gli scienziati sono riusciti a teletrasportare non una persona, attrezzature o materiali, ma informazioni. Siamo riusciti ad incuriosirvi? Continua a leggere per lo stesso.
Progressi nella ricerca sul teletrasporto
Tutti sanno cos'è il teletrasporto, ma non tutti sanno che nel suo sviluppo sono già stati compiuti diversi passi. Ed è passato molto tempo da quando Einstein si è occupato di questo problema. Gli scienziati hanno già scoperto che tutto inizia a livello di microscala, cioè a livello di particelle quantistiche. Quando queste particelle quantistiche hanno cominciato a essere studiate, è stato notato il loro strano comportamento. Il processo stesso della loro interazione era completamente diverso da tutto ciò che può essere visto ad occhio nudo su scala macro. È venuto fuori che quantistico le particelle possono trovarsi in due posti contemporaneamente. Gli scienziati lo chiamano il principio di sovrapposizione. Tuttavia, la sovrapposizione si verifica solo quando le particelle non interagiscono tra loro, cioè non succede loro nulla. Quando sono a riposo, si parla del cosiddetto collasso dell'onda di probabilità. Mi rendo conto che molti di voi trovano difficile capire tutto questo. Il modo più semplice per illustrare questo stato è con l'aiuto di bit di computer. Come sai, funzionano nel sistema binario, cioè possono essere zero o uno. E i qubit (bit quantistici) possono essere sia "zero" che "uno" contemporaneamente, finché l'onda di probabilità non crolla.
Einstein riuscì a scoprire quella che chiamava "l'interazione fantasma a distanza". Nel corso della sua ricerca, si è scoperto che le particelle ordinarie possono essere intrecciate a livello quantistico. Senza entrare nei dettagli, dirò che tali due particelle possono accoppiarsi, sebbene abbiano proprietà diverse (ad esempio la quantità di moto). E ora la cosa più interessante è che dopo l'accoppiamento, le proprietà di una di esse cambiano, cambiando contemporaneamente le proprietà dell'altra particella. Indipendentemente dalla distanza che sono! E questo è esattamente ciò su cui funziona il teletrasporto oggi. Se provi a descriverlo con parole semplici, ovviamente, perché più ci si addentra nella foresta...
Nei laboratori, gli scienziati sono riusciti a trasferire lo stato di una particella dal punto A al punto B, ma con questo non viene trasmessa alcuna informazione specifica su questa particella. Come mai? Il problema principale è che, in base allo stato attuale della ricerca, entrambe le parti non possono stabilire queste informazioni iniziali, ovvero gli scienziati non possono determinare cosa è venuto prima e cosa è arrivato dopo. Quasi come la gallina e l'uovo. In questa fase, vale la pena evidenziare questi concetti. Si è scoperto che l'informazione è qualcosa di molto più complicato del comportamento della particella stessa.
E questo è il principale limite nello sviluppo della tecnologia del teletrasporto, che allo stesso tempo fa luce su ciò che potrebbe essere raggiunto in futuro e ciò che probabilmente non può essere ottenuto. Riassumiamo. Attualmente, siamo in grado di "accoppiare" le particelle tra loro a livello quantistico. Possiamo trasferire lo stato delle particelle dal punto A al punto B, ma non trasferiamo le informazioni necessarie. Non abbiamo le capacità tecnologiche per sviluppare un canale speciale che trasmetterebbe queste informazioni alla velocità della luce. Sulla Terra trasmettiamo informazioni attraverso canali radio o fibre ottiche, ma questo è un livello completamente diverso.
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Trucco con le monete
Allora perché non teletrasportiamo informazioni su larga scala quando sembra che abbiamo padroneggiato la tecnologia? Beh, non tutto è così semplice come potrebbe sembrare. Non controlliamo completamente a quale stato quantistico (e quindi il risultato del teletrasporto) finiamo. Per spiegare questo, gli scienziati usano l'esempio di una moneta.
Abbiamo due monete impigliate nella dimensione quantistica. Ciascuno può avere uno dei due stati: dritto o rovescio, uno va al mittente, l'altro al destinatario. Dopo l'entanglement, se il primo punta al dritto, anche il secondo deve puntare al dritto. Fortunatamente o sfortunatamente, questo è più o meno come funziona nella fisica quantistica. Sapendo questo, il mittente inizia a far girare la prima moneta e contemporaneamente la moneta gira verso colui a cui è stata inviata. Mentre la moneta gira, nessuno conosce il risultato. Né il mittente né il destinatario. Fino a quando la moneta del mittente non si ferma, non sa quali informazioni sta effettivamente inviando al destinatario. In poche parole, mandiamo "qualcosa", ma non sappiamo bene cosa. Fino all'invio, l'informazione rimane in sovrapposizione.
Questa limitazione rende impossibile inviare informazioni specifiche in questa fase di sviluppo, perché il mittente non può determinare se riceveremo ciò che intendeva inviare. Quindi, non esiste un canale di trasmissione che controlli le informazioni su entrambi i lati. I computer quantistici potrebbero aiutarci qui, ma stanno comparendo solo ora e finora sono piuttosto primitivi. Ne parleremo oggi.
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Il teletrasporto umano è possibile?
Qui arriviamo alla domanda più importante per molti. Quindi, possiamo anche pensare di teletrasportare persone o altri organismi in base alla realtà di oggi? Ebbene, probabilmente non c'è una sola persona sulla Terra che sarebbe in grado di rispondere inequivocabilmente a questa domanda. Tuttavia, guardando la direzione dello sviluppo, personalmente penso che per ora dovrebbe essere dimenticato. Come mai?
Nota che quando parliamo di teletrasporto, parliamo sempre di trasferire lo stato delle particelle. Pertanto, questa particella deve trovarsi in uno stato "definito". Nel frattempo, il cervello umano cambia ogni microsecondo. Miliardi di sinapsi, elettroni, impulsi: questo processo è quasi impossibile da fermare. Può sembrare che il cervello sia un luogo in cui vengono archiviate le informazioni ricevute dall'ambiente. Quindi potrebbe essere possibile teletrasportare una persona con quell'informazione, ma non sarebbe certamente la stessa persona con lo stesso cervello di quando è stata fatta la "mossa". Dopotutto, lo stato stesso è una specie di record e, nel caso del nostro centro nevralgico, non c'è nemmeno uno "stato" iniziale. A meno che non stiamo parlando di un sensitivo.
Naturalmente, queste sono solo supposizioni e supposizioni, perché al momento nessuno può prevedere chiaramente cosa porterà il futuro. Tuttavia, l'attuale direzione di ricerca e sviluppo delle tecnologie di teletrasporto ci fa capire che andremo in una direzione diversa.
Il futuro del teletrasporto è legato ai computer quantistici?
Quindi c'è un futuro nel teletrasporto, e cos'è? Un'altra svolta in questo argomento è avvenuta nel 2019. Come abbiamo già accennato, il teletrasporto dello stato quantistico è teoricamente possibile a qualsiasi distanza. Solo in teoria, dal momento che non è stato ancora completamente studiato, ma il fatto stesso di spostare una particella su una distanza di oltre 500 chilometri può dimostrarlo. Sappiamo anche che l'unità di informazione di gran lunga più complessa è il qubit più piccolo (cioè il noto "bit" in sovrapposizione).
Nonostante ciò, a causa del collasso dell'onda di probabilità durante l'osservazione, siamo riusciti finora a teletrasportarci allo stato 0 o 1, e nient'altro. Qualche tempo fa, due team indipendenti di scienziati sono riusciti a inviare una sovrapposizione di tre stati contemporaneamente, che hanno chiamato cutter. Tuttavia, non ha avuto successo del tutto, ma il tentativo stesso mostra bene che gli scienziati non hanno dimenticato il teletrasporto. Cosa significa questo per noi? In poche parole, questo significa che stiamo molto lentamente, ma sempre aumentando la potenza, che in futuro potrebbe portare alla prima trasmissione completa di informazioni.
A fine 2019 la situazione è diventata ancora più interessante. Un team di scienziati di Zurigo riuscito a teletrasportarsi quanto di dati. 10000 bit quantici (qubit) sono stati trasferiti tra sistemi informatici operanti in modo indipendente in un secondo. Hanno costruito un chip per computer con elettronica di tre micron. Due erano i trasmettitori mentre il terzo era il ricevitore. Elettroni entangled a temperature prossime allo zero assoluto facevano sì che i dati inviati al trasmettitore comparissero anche nel ricevitore, cioè secondo i principi della fisica quantistica. E perché si parla di teletrasporto e non solo di trasferimento di dati? Bene, perché non c'erano cavi o altri percorsi designati tra i sistemi.
Credo che tutte le questioni discusse sopra creino una versione piuttosto pessimistica degli eventi, che a sua volta rifletterà il tuo entusiasmo per l'argomento. Ma non è il momento di farsi prendere dal panico e perdere interesse per il tema del teletrasporto. La scienza non si ferma. Con lo sviluppo della ricerca sul teletrasporto dello stato delle particelle quantistiche, finalmente iniziarono ad apparire apparecchiature sotto forma di computer quantistici. "Cosa c'entra questo con il nostro argomento?" - tu chiedi. Bene, con il loro aiuto, vogliamo ottenere la creazione di un canale quantistico separato. Grazie a ciò sarà possibile teletrasportare le informazioni, invece di inviarle, come è ora, con l'ausilio di fibre ottiche, tra l'altro (si tratta ovviamente di "distribuzione tradizionale", non di particelle quantistiche) . Sì - questo è un modo della presunta influenza del "mittente della moneta" sul risultato della sua circolazione sulla moneta del destinatario.
Il lavoro di tali computer è interessante da descrivere, se capisci che un computer quantistico non può essere paragonato a un normale PC desktop. Questo equivale a dire che una lampada a incandescenza è solo una "candela più forte". Si tratta di tecnologie completamente diverse che non sono nemmeno simili tra loro. E proprio come i computer moderni funzionano con due stati nel sistema binario (0 e 1), i computer quantistici possono lavorare con stati che sono in sovrapposizione. Quindi, ad esempio, possono essere 60% zero e 40% uno contemporaneamente. Sembra complicato, quindi passiamo a un altro esempio.
Giochiamo "al dritto o al contrario" con il computer (ho già detto che questo è un esempio preferito dagli scienziati quando spiegano gli stati quantistici). Il dritto è sul tavolo per impostazione predefinita. Nel primo round, il computer può lanciare la moneta o lasciarla invariata, ma non conosciamo l'esito della decisione finale. Quindi abbiamo la stessa opportunità e nemmeno il computer conosce il risultato. Dopo alcuni round, le condizioni della moneta vengono controllate. Se il dritto è cambiato, vince il computer, altrimenti vinciamo noi. Questo ci dà esattamente il 50% di possibilità di vincita.
Se giochiamo allo stesso gioco con un computer quantistico, il computer avrà sostanzialmente il 100% di possibilità di vincere (in uno studio ha vinto il 97% in oltre 300 giochi diversi, il restante 3% è probabilmente... a causa di un errore di sistema). Ma come è possibile? Immagina che ad ogni giro il computer mantenga la sua sovrapposizione, perché non è visto da nessun osservatore (nessuno dell'ambiente, noi compresi). Allo stesso tempo, la macchina decide il 30% a favore del dritto e il 70% a favore di lasciare lo stato attuale, nel round successivo ne sceglie un altro. Ma la cosa più importante è che un computer quantistico sceglie sempre due stati diversi (quando ne scegliamo solo uno). Alla fine del gioco, quando viene rivelato il risultato, l'onda di probabilità si interrompe e... vince.
Il computer quantistico ci sta ingannando? No! So che è difficile da capire, ma immagina che durante questi diversi giri, il computer versi due succhi diversi in una ciotola in proporzioni diverse, e alla fine separi entrambi i componenti della miscela, letteralmente "superando" la probabilità e facendo sempre il giusta scelta. È difficile da credere, ma in pratica è proprio quello che succede.
Un fenomeno oscuro, ma è una buona illustrazione del potere della fisica quantistica. A livello di molecole quantistiche, un computer del genere sarebbe molto più bravo a sviluppare, ad esempio, nuovi farmaci. Ci tornerà sicuramente utile nelle condizioni di una pandemia e per superare altre malattie. Ma la cosa più importante è che un tale computer sarà utile nello sviluppo delle tecnologie dell'informazione di teletrasporto. E queste non sono parole banali! Quando ci saranno molti computer quantistici nel mondo, le molecole quantistiche di ciascuno di essi saranno in grado di mescolarsi (accoppiarsi) tra loro. Quindi, se cambiamo la proprietà di uno di essi, cambieremo anche lo stato della molecola accoppiata. Infine, sarà possibile inviare le informazioni, perché subito dopo l'invio è possibile determinare lo stato iniziale e finale. In ogni caso, ricordiamo le conquiste del supercomputer quantistico di Google. In 200 secondi, ha fatto calcoli che avrebbero richiesto... 10 anni di funzionamento del supercomputer "normale" più veloce. Quindi puoi vedere l'enorme potenziale e la potenza che trasporta.
Verrebbe così creato un canale di trasmissione completamente nuovo, che non ci sognavamo nemmeno. Proprio come una fibra ottica o un canale radio adesso. E poiché, come già accennato, in teoria non c'è limite alla distanza di teletrasporto dello stato quantistico, saremo in grado di comunicare anche con altri pianeti in un istante. E in modo estremamente sicuro. Grazie al teletrasporto, sarebbe anche teoricamente impossibile "catturare" informazioni. D'altra parte, se il teletrasporto diventasse possibile, una persona intelligente troverebbe un modo per farlo. Forse non sappiamo ancora tanto e quindi non siamo proprio homo sapiens...
E ora abbiamo raggiunto la fine della conversazione sullo stato attuale e futuro dello sviluppo del teletrasporto. Bisogna ammettere che i piani futuri sembrano molto più interessanti, soprattutto perché non tutti sono così lontani come si potrebbe pensare. Va anche ricordato che non possiamo prevedere come sarà effettivamente il futuro. Il mondo moderno ha dimostrato che a volte quella che sembrava una fantasia 30 anni fa diventa una realtà oggi. Tutte le tesi (soprattutto quelle relative al teletrasporto umano) si basano sulle informazioni disponibili e sulle previsioni di sviluppo della ricerca. Pertanto, speriamo che la tecnologia del calcolo quantistico diventi presto più accessibile e comprensibile. E, naturalmente, vogliamo che questa rivoluzione avvenga durante la nostra vita. Voglio davvero vedere come una persona può spostarsi istantaneamente su Marte o Alpha Centauri. Sogni, sogni, sogni...
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