BEAM ME UP SCOTTY! /Objavljeno u pcchip 99.

Tehnologija: Teleportacija je izašla iz Zvjezdanih staza u pravi život.

Piše: Dražen Jurman

"Beam me up Scotty", jedan od najpoznatijih TV citata, zaštitni je znak Zvjezdanih staza. Teleportacija, prijenos materije sa jedne lokacije na drugu nije samo produkt mašte Genea Roddnnberrya, već je izvedena i u stvarnom svijetu. No, za sve one koji se već vide kako se za koju godinu teleportiraju na neku egzotičnu plažu za godišnji odmor, loše vijesti. Teleportacija ljudi u teoriji je moguća, ali primjena u praksi će pričekati još neko, kako stoje stvari, dugo vrijeme. Prva uspješnu teleportaciju izvela je 1997. ekipa sa Sveučilišta u Innsbrucku - uništili su česticu fotona na jednom mjestu, te stvorili identičnu repliku na metar udaljenom drugom mjestu. Foton? Jedan metar? Replika? Zvuči kao sitnica. Ali daleko je to od sitnice, s obzirom na to da su neki vodeći svjetski fizičari, pa i sam Einstein tvrdili da je to nemoguće.

Kvantna teleportacija
S obzirom da se ova teleportacija odvija na principima kvantne mehanike, njen naziv sukladno tome je kvantna teleportacija. Za razliku od teleportacije u Zvjezdanim stazama, ovdje se ne radi o prijenosu jednog objekta na drugo mjesto, već o stvaranju identične replike skeniranog objekta na drugom mjestu, dok se original u procesu teleportacije uništi. Do prije nekih desetak godina znanstvenici nisu ozbiljno razmatrali mogućnost teleportacije, budući se smatralo da bi takav proces narušio kvantnomehanički princip neodređenosti kojeg je još 1927. formulirao nobelovac Werner Heisenberg. Naime, prema principu neodređenosti, što se točnije neki objekt skenira tim procesom njegovo stanje postaje poremećenije, sve dok nije potpuno izobličeno, a da još uvijek nisu prikupljene sve informacije potrebne za stvaranje savršene replike. Stvari se mijenjaju 1993. godine, kada su postavljeni prvi čvrsti teoretski temelji teleportacije. Šestorica stručnjaka na području kvantne mehanike predvođena IBM-ovim fizičarom Charles H. Bennettom prezentirali su svoju Teoriju kvantne teleportacije. Ona kaže da je teleportacija definitivno moguća, barem na kvantnom nivou. Teorija se oslanja na slavno ali paradoksalno svojstvo kvantne mehanike poznato kao Einstein-Podolsky-Rosen-ov, ili skraćeno EPR efekt, koji je Einstein, premda jedan od njegovih tvoraca, ismijavao te nazivao sablasnim i nemogućim. Radi se o tome da, ako utječete na jednu česticu iz nekog para zajednički stvorenih čestica, isti utjecaj će se pojaviti i na drugoj čestici iz para i to bez ikakve komunikacije među njima. Ovu, pomalo zbunjujuću teoriju su u praksu pokušali pretvoriti stručnjaci iz 40 laboratorija i znanstvenih ustanova širom svijeta.

Teleportacija fotona
Prva je na cilj stigla ekipa Sveučilišta u Innsbrucku, predvođena austrijskim fizičarom Anton Zeilingerom. Oni su 1997. teleportirali spomenuti foton na nama malu, ali znanosti ogromnu udaljenost od jednog metra. Postigli su to koristeći upravo EPR korelaciju, popularno zvanu entanglement, ili na hrvatskom prepletenost ili ukrštanje. O čemu se tu zapravo radi? Kada su fotoni prepleteni na kvantnoj razini imaju suprotna svojstva, te sve što se dogodi prvome, suprotno je onome što se događa drugome. Austrijanci su, koristeći suvremenu lasersku opremu eksperimentirali su s tri fotona A, B i C, s ciljem prenošenja polarizacije, smjera svjetlosnog titranja, fotona A na foton C. Prvi je korak bio ispreplesti fotone B i C, nakon čega su foton B isprepleli s fotonom A. U drugom je koraku foton A uništen, ali je foton B preuzeo stanje potpuno suprotno izvornom stanju fotona A. Ta je promjena značila da B-ov ukršteni partner C mora promijeniti svoju polarizacija u polarizaciju suprotnu B-ovoj, koja onda odgovara polarizaciji fotona A. Ako vas je princip "entanglement" sada zbunio, ne brinite se. Ni samim znanstvenicima nije baš sasvim jasno kako on djeluje. Najjednostavnije objašnjenje bilo bi da se radilo o prenošenju svojstava čestica, a ne njih samih. Ili kako profesor Zeilinger kaže, ako kvantne čestice poput elektrona, iona i atoma, imaju ista svojstva, onda su one ustvari iste. Pa ako se točno reproduciraju svojstva kvantnih čestica koje čine jedan predmet onda bi na drugom mjestu morao nastati točan duplikat toga objekta.

Teleportacija laserske zrake
Nakon uspješne teleportacije fotona znanstvenici su krenuli u novi pothvat, teleportiranje laserske zrake. 17 lipnja 2002 to je napokon i ostvareno. Tim australskog Nacionalnog sveučilišta pod vodstvom 34-godišnjeg fizičara Ping Koj Lam prvi je izvršio pouzdanu teleportaciju laserskog snopa. Koristeći modificirani proces kvantnog ukrštanja, odnosno entanglementa, rastavili su laser na jednom kraju optičkog komunikacijskog sustava i stvorili njegovu repliku, ponovo na udaljenosti od jednog metra. Posebnost ove teleportacije je u tome što je u teleportiranom laseru bio i šifrirani radio signal, postavljen na ulaznom laseru. Nakon famoznog entanglementa laser je skeniran i uništen, dok je radio signal elektronski poslan u prijemnu stanicu, gdje je u roku manjem od jedne nanosekunde stvorena točna replika snopa, s netaknutim radio signalom, koji je nakon toga odmah i dešifriran. I upravo je u tom šifriranju signala budućnost teleportacije. Naime, teleportacija čovjeka je još daleko od nas, a jednako je i sa teleportacijom predmeta. Kako i sam dr. Ping Koj Lam kaže, ovakva kvantna teleportacija daje mogućnost istovremenog uništavanja milijarde fotona uz njihovo gotovo istovremeno stvaranje na drugom mjestu. Ali za teleportaciju čovjeka trebalo bi napraviti stroj koji bi mogao analizirati i potom usmjeriti nebrojene milijarde atoma koji sačinjavaju ljudsko tijelo. Za teleportaciju samo jednog atoma, prema optimističnim predviđanjima, trebat će još tri do pet godina rada, a nakon toga, ovisno o rezultatima i napretku tehnologije, barem 50 godina za teleportiranje čvrstih predmeta. Međutim, primjena kvantne teleportacije na računala i računalne sustave tijekom sljedećeg desetljeća vrlo je obećavajuća, prvenstveno na području kvantnim računala, ali i u kriptografiji. Šifriranje signala na nivou fotona i njegova teleportacija na drugu lokaciju mogla bi napraviti šifrirane informacije potpuno sigurnima, skoro bez mogućnosti presretanja. No i u tom, promilima mjerenom slučaju, poruka bi bila nerazumljiva za sve, osim za točno određenog primatelja. Naime, to famozno uplitanje ili entanglement omogućio bi da teleportirani šifrirani signal može replicirati, a time i dešifrirati samo ona prijemna stanica kojoj je i upućen. Brzina i preciznost cijelog procesa otvara vrata i novoj klasi superbrzih kvantnih kompjutera, tako da će njima teleportacija značiti isto ono što je tranzistor značio za konvencionalne kompjutere. Kvantni kompjuteri moći će rješavati probleme milijune puta brže nego današnji kompjuteri. Prije uspjeha kvantne teleportacije znanstvenici su predviđali početak korištenja kvantnih kompjutera za sredinu ovog stoljeća, a sada prognoze govore da se radi o godini 2020. A s obzirom na to da su optički kabeli idealni način za prijenos informacija toliko velikim brzinama za očekivati je onda i njihovu daljnju popularizaciju i sve veće korištenje. Korisnicima računala to bi značilo mogućnost kreiranja i korištenja baza podataka trenutno nezamislive veličine, ubrzanje svih znanstvenih istraživanja za preko 50 posto, apsolutnu sigurnost za banke i druge financijske institucije. Na onoj vama zanimljivijoj razini, kućno kvantno računalo omogućilo bi npr. stalnu vezu s Internetom danas nezamislive brzine, preciznost pretrage Interneta od 100 posto, mogućnost računala da poveže i upravlja svim tehničkim uređajima u stanu, glasovne naredbe računalu, ukratko brzinu, memoriju, stabilnost, te druge mogućnosti o kojima danas samo sanjate.

Teleportacija u budućnosti
A što je s teleportacijom ljudi, onom svakodnevno viđenoj u Zvjezdanim stazama? Kao najveći stručnjak na tom području dr. Ping Koj Lam ne vidi ni približno kada bi se to moglo ostvariti. Osnovni problem je u tome što današnja teleportacija još uvijek znači uništavanje originala i stvaranje savršene replike, što bi konkretno značilo da je teleportirani čovjek ubijen, a na svijet dolazi njegov dvojnik. Jasno vam je da to otvara gomilu pitanja, od onoga koliko je uopće moguće stvoriti savršenu repliku čovjeka, do raznih pravnih, moralnih i religijskih dilema. U Zvjezdanim stazama je to riješeno naizgled jednostavno. Čovjek ili objekt se skenira, dematerijalizira na nivou atoma, a njegov se "otisak" komprimira u jednu zraku koja se na ciljanom mjestu ponovo materijalizira u upravo onu teleportiranu osobu, a ne repliku. Problem spomenut na početku teksta, Heisenbergov princip neodređenosti rješava uređaj znakovitog imena, Heisenbergov kompenzator. Hrabriji znanstvenici ipak tvrde da se daljnjim proučavanjem teleportacije na nivuo atoma mogu stvoriti i teoretske pretpostavke za teleportiranje živih bića. Istina, za početak bakterija i virusa, ali to je prvi korak prema teleportiranju čovjeka. Konzervativniji znanstvenici se na to zgražaju, ali staro je pravilo da kada neki uvaženi znanstvenik izjavi kako je nešto moguće, gotovo sigurno je u pravu, ali kada kaže da je nemoguće, vrlo je vjerojatno da se vara.