Bertentangan dengan hukum mekanika klasik, kita telah belajar mengirimkan informasi lebih cepat daripada kecepatan cahaya. RIA Novosti menemukan cara qubit bertukar data dan mengapa tidak mungkin melakukan teleportasi objek material.
Dunia kuantum yang misterius
Di dunia kuantum, informasi diukur dalam qubit. Tidak seperti bit klasik, bit tersebut mampu tetap secara bersamaan dalam dua status - logika nol dan satu - sampai bit tersebut diukur, atau lebih tepatnya, informasi dibaca.
Peran qubit dimainkan oleh atom buatan dengan dua tingkat energi. Jika atom berada di tingkat energi yang lebih rendah, keadaan sistem adalah nol logis, di atas adalah logis. Secara fisik, qubit dapat diwujudkan dalam foton, molekul, ion, atom, titik kuantum - dalam segala hal yang memancarkan dan menyerap kuanta energi elektromagnetik. Misalnya, qubit superkonduktor adalah rangkaian listrik yang terbuat dari lapisan tipis logam yang didinginkan hingga suhu sangat rendah, di antaranya pasangan elektron menerobos melalui lapisan tipis isolator.
Karena kita berbicara tentang dunia kuantum, tidak mungkin untuk mengatakan dalam keadaan apa elektron dalam qubit pada setiap momen waktu. Ini membuka peluang untuk teleportasi - transmisi sesuatu di luar angkasa.
“Teleportasi kuantum membutuhkan tiga qubit superposisi. Katakanlah kita perlu mentransfer informasi dari elemen pertama ke elemen ketiga, dan mereka tidak boleh berinteraksi, artinya, mereka tidak boleh dekat. Kemudian qubit ketiga dan kedua dijerat menggunakan operasi logis - status mereka menjadi saling bergantung, dan mereka sendiri disebut terjerat. Dan jika status salah satunya diukur, maka status yang kedua secara otomatis akan berlawanan. Ini seperti melempar bola hitam dan putih ke dalam kotak, dan kemudian mengeluarkan salah satunya secara acak: warna bola kedua akan diketahui dengan kemungkinan 100%, kata Ilya Besedin, seorang insinyur di Superconducting Metamaterials Laboratory di NUST MISIS.
Kemudian qubit kedua harus berinteraksi dengan yang pertama. Ada dua cara utama untuk membuat mereka "mengobrol". Pertama, frekuensi resonansi satu atom diubah sehingga bertepatan dengan frekuensi atom lainnya, setelah itu eksitasi dari satu atom ke atom lain melalui medan listrik. Opsi kedua adalah sistem terkena radiasi gelombang mikro sehingga koefisien absorpsi satu atom bergantung pada keadaan atom lainnya. Setelah qubit "berbicara", status mereka dibaca.
Video promosi:
Faktanya, pada saat ini, qubit berubah menjadi bit klasik dengan informasi yang diketahui. Kemudian operasi logis dilakukan pada qubit ketiga, dan ternyata berada di status yang pertama. Ingatlah bahwa qubit pertama dan ketiga tidak pernah berinteraksi, kecuali untuk "komunikasi" tidak langsung melalui qubit kedua. Selain itu, yang ketiga berhubungan dengan yang kedua sebelum dia bertukar informasi dengan yang pertama.
Bingung? Kemudian bayangkan Anda mendapat nilai A untuk ujian dan berbagi kegembiraan Anda dengan ayah Anda. Kemudian mereka mendatangi ibuku dan mengatakan hal yang sama padanya. Dan dia memberitahumu bahwa dia menggaruk mobil. Dan setelah percakapan Anda, ayah dengan cara yang tidak diketahui belajar tentang masalah ini. Sulit untuk memahami mekanika kuantum - lebih baik hanya menerima hukumnya.
Anda tidak dapat membantah teori relativitas
Dengan bantuan teleportasi kuantum, informasi dapat dikirimkan dalam jarak jauh. Rekor sejauh ini milik ilmuwan China, yang mengirimkan data dari Bumi ke satelit lebih dari 1400 kilometer. Selain itu, qubit sendiri bertukar data secara instan, bahkan lebih cepat dari kecepatan cahaya.
Para ilmuwan telah mengkonfirmasi hal ini dengan secara bersamaan mengukur keadaan dua qubit yang terjerat di lokasi berbeda. Ternyata mereka benar-benar "merasakan" perubahan satu sama lain lebih cepat daripada gerakan cahaya.
Untuk mengekstrak informasi dari qubit, itu harus didekodekan menggunakan bit klasik, yang kecepatan transmisi tidak dapat melebihi kecepatan cahaya. Jadi, meskipun dunia kuantum memberikan peluang luar biasa, orang-orang, karena sifat klasiknya, terkadang tidak dapat memanfaatkannya sepenuhnya.
“Tapi teleportasi kuantum sempurna untuk transmisi data terenkripsi. Tentu saja, informasi juga dapat dienkripsi menggunakan algoritma klasik. Tetapi metode ini memiliki kelemahan: pertukaran kunci. Dengan daya komputasi yang memadai, enkripsi yang dicegat selalu dapat dibaca,”kata sang ahli.
Dan protokol berdasarkan teleportasi kuantum memungkinkan Anda membuktikan secara matematis bahwa garis kuantum tidak diketuk. Segera setelah orang luar menghubungkannya, kualitas transfer status kuantum menurun secara signifikan, terlepas dari peralatan teknis penyusup. Dan kedua belah pihak segera mengetahui bahwa percakapan mereka tidak lagi bersifat pribadi.
Apakah tidak akan ada teleportasi?
Untuk berbagi video lucu dengan teman, Anda berdua membutuhkan komputer atau smartphone. Hal yang sama dengan teleportasi data antar qubit: untuk mentransfer status, Anda memerlukan qubit pemancar dan qubit penerima, yang sudah berada di tempat yang tepat. Artinya, sebelum mengirimkan data, Anda perlu memindahkan secara fisik objek yang akan menerimanya. Dan sejauh ini kita dapat melakukan ini hanya dengan cara klasik: di sepanjang lintasan yang terkenal - dari titik "A" ke titik "B". Dan tidak berarti secara instan.
Dan bagaimana dengan teleportasi objek material secara keseluruhan - misalnya, seseorang? Bagaimanapun, dalam analisis akhir, materi terdiri dari atom, yaitu sistem kuantum di mana informasi dapat ditransmisikan. Untuk melakukan ini, Anda harus memindahkan data tentang semua atom tubuh ke atom lain yang terletak di tempat lain, dan dengan demikian membuat ulang seseorang.
Tetapi untuk setiap tindakan transfer, diperlukan peralatan teknis yang kompleks. Seseorang dengan berat sekitar 70 kilogram mengandung 6,7 * 1027 atom. Sangat sulit untuk mengirimkan informasi tentang semua partikel dengan akurasi 100% - dan pada saat ini tidak memungkinkan secara teknis. Namun, teleportasi objek material adalah tugas yang terlalu menarik untuk ditolak.
