This page is a translation of the original work by Samuel L. Braunstein that can be found at https://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html

Rozważania na temat teleportacji

31 stycznia wygłosiłem przemówienie dla klubu Science Fiction z Rehovot na temat teleportacji kwantowej oraz innych zwariowanych kwestiach. Zostałem poproszony, bym spróbował napisać pierwszą część mojej przemowy, w której rozważałem co znaczy "teleportacja" i jakie trudności moze ze sobą nieść. Nie twierdzę, że jest to definitywnie w tej sprawie, są to moje przemyślenia w tym temacie. Moje własne zainteresowania naukowe tak naprawde oscylują w obszarze fundamentalnych zjawisk kwantowych i po za tą dziedziną prawdopodobnie będę miał potknięcia.

Na początek zapytajmy, co moglibyśmy rozumieć przez termin „teleportacja”. W końcu, jeśli ktoś podejdzie do ciebie i powie: „Spójrz, w końcu to zrobiłem! Odkryłem, jak się teleportować ...”, chcielibyśmy móc stwierdzić, czy mówimy w ogóle tym samym językiem. W porządku, skoro widziałem Star Trek®, więc wydaje mi się, że mogę spróbować to zdefiniować:

     Teleportacja to pewien rodzaj natychmiastowego bezcielesnego przemieszczenia się.

A teraz poczekaj chwilkę, nie kupuję tego! Einsteinowska teoria względności, jak i dekady dowodów eksperymentalnych potwierdzających główne założenia - twierdzi, że najszybszą prędkością jest prędkość światła. Jeśli potraktujemy to jako część nauki normatywnej, wtedy zmuszeni jesteśmy natychmiastowo zmienić naszą definicję na:

     Telportacja to pewien sposób bezcielesnego przemieszczenia się

(Przynajmniej na ten moment)

Więc to wygląda lepiej, ale mogło być niejasnym, co miałem na myśli nazwyając "bezcielesnym".
Być może powinienem pozwolić, aby poniższy rysunek był naszym najlepszą wskazówką o tym, co to może znaczyć:

Zdaje mi się, że jeśli zastanowię się nad tą definicją przez chwilę, zacznę zdawać sobie sprawę z tego, że mamy wokół siebie wiele przykładów teleportacji każdego dnia:

• Telefon: przenosi fale dźwiękowe jako elektryczność.
• Faks: transportuje obraz.
• World Wide Web: ...

Więc, czy można zaliczyć to do teleportacji? One rzeczywiście kopiuję procesy. Porzucają dźwięk, obraz, to co za tym stoi i wysyłają kopię poprzez przestrzeń w sposób "bezcielesny". Hmmm, czy to powinno nas przekonać? Nie zostawiają kopii tego, co za tym stoi w naszym ulubionym programie telewizyjnym. Cóż, może to właśnie robią. Mają jakąś maszynę która mierzy pozycję, prędkość oraz rodzaj atomów o całej osobie, a następnie przesyłają te informację (powiedzmy, za pomocą fal radiowych) do miejsca gdzie ciało jest rekonstruowane przez inną maszynę. Cóż, w telewizji nauczyli się także, jak odtworzyć osobę z informacji, najwyraźniej bez maszyny do jej odbierania. (Nie wszystko naraz, proszę!)

A co z oryginałem? Coż, możliwe że maszyna mierząca wszystkie te atomy, musi pokroić człowieka na plasterski, aby to zrobić. Zdaje mi się, że byłoby jak kserokopiarką, która posiada zbyt gorącą lampę błyskową (która odparowała by oryginał). To nie byłby wymóg absolutny. Gdy tylko ktoś obmyśli kwestię delikatniejszego procesu kopiowania, będzie możliwym pozostawienie oryginału. Czy tego także by pożądano? Czy kopiowano by duszę? Czy kopia nadal zmuszona byłaby płacić podatki, skoro oryginał wciąż jest obecny? Chyba nie umiem odpowiedzieć na wszystkie palące pytania.

Oczywiście, gdybyśmy kiedykolwiek mogli się tego nauczyć, moglibyśmy znaleźć nowe dziedziny badań, takie jak „religia eksperymentalna”. Któż wie?

Tylko o jakich ilościach informacji mówimy? Projekt widocznego człowieka, Amerykańskiego Narowodowego Instytutu Zdrowia zajmuje około 10 gigabajtów (Około 10^11=100 000 000 000 "bitów", odpowiedzi tak/nie, to około dziesięciu płyt CD-ROM), aby uzyskać pełne trójwymiarowe szczegóły człowieka z dokładnością do jednego milimetra w każdej płaszczyznie. Jeśli pominiemy rozpoznawanie atomów i mierzenie ich prędkości i po prostu przeskalujemy to do długości jednego atomu we wszystkich płaszczyznach, która to wynosi około 10^32 bitów (jedynka po której następuje 30 zer) To tak dużo informacji, że nawet przy najlepszych dostępnych światłowodach przesłanie wszystkich informacji zajmie ponad sto milionów wieków! Łatwiej byłoby po prostu spacerować. Gdybyśmy upakowali wszystkie te informacje na dyski CD, zajmowałyby przestrzeń równą szerścianowi o rozmiarach 1000 kilometrów sześcienncyh. Wystarczająco wymowne?

Hej! ale wszyscy podnosicie zgiełk o: "a co z zasadą nieoznaczoności, czy rzeczywiście można zrobić tak dokładne pomiary? Mówi nam, że precyzja, z jaką możemy zmierzyć pozycję i prędkość dowolnej cząstki, jest ograniczona bardzo prostym wzorem:

Jeśli chcemy zmierzyć każdy atom z dokładnością do typowej wielkości atomowej, znaczy to, że prędkości będą niepewne o około 300 metrów na sekundę (jeśli cząstka waży tyle, ile atom wodoru).

Brzmi szybko, ale nie jest najgorzej. Najzwyczajniejsze poruszanie się naszych atomów z powodu przebywania w temperaturze pokojowej, jest większe niż ten czynnik trzykrotnie lub więcej. Innymi słowy, zasada nieoznaczoności nie wydaje się zbyt restrykcyjna, jeśli chodzi o to jak dokładnie możemy zmierzyć te atomy.

Oczywiście, to nie wszystko. Co ze "stanem kwantowym" tych atomów? Czy to ma znaczenie jakie mają poziomy energii? Czy reakcje chemiczne muyszą mieć tą informację do działania, gdy składamy atomy by stworzyć osobę? Więc moja najlepsza odpowiedź to nie! Tak jak zgaduje wielu innych naukowców których o to pytałem. Ale to nie jest odpowiedź ostateczna. To co zwykle mnie przekonuje w tym, że szczegółowy stan kwantowy nie jest istotny do uzyskania poprawnego wyniku gdy próbujesz skopriowań osobę i stworzyć nową z częściowych informacji, to to, że ludzie w szpitalach korzystają z NMR (magnetyczy rezonans jądrowy) i ESR (elektoronowy rezonans spinowy) skanujące by mój spojrzeć wewnątrz nich.
Procedury te mieszają stany kwantowe przynajmniej ogromnej liczby atomów i jąder u skanowanych ludzi, jednak nie wydaje się aby szkodziło to ich apetytom (co sprawia, że nadal są ludźmi w mojej książce). Dlatego w tej kwestii kwantowa natura naszych atomów oraz cząstek, wydaje się nie wykluczać metody kopiowania dla teleportacji.

Sama ilość informacji jest wciąż zdumiewająca! Być może powinniśmy zacząć od czegoś mniejszego ...

Samuel L. Braunstein, schmuel at cs.york.ac.uk