Перше, що спадає на думку при згадці про телепортацію – це проходження крізь стіни Зоряного Корсара або дематеріалізація в культовому серіалі «Зоряний шлях». Проте, питання щодо принципової можливості телепортації людини, навіть не беручи до уваги наявність і складність необхідних технологій, досі є дискусійним серед науковців.

Натомість, у 1993 році науковці показали, що можлива телепортація стану квантової системи – квантової інформації (приготуйтеся, далі слово «квантовий» буквально переповнить текст по вінця). Прикладами квантових систем можуть бути як окремі елементарні частинки, так і невеликі кластери атомів або молекули. Ці системи описуються квантовими станами, які, в свою чергу, залежать від сукупності характеристик (спін, поляризація, кутовий момент, енергія тощо).

Телепортація незрозуміло чого і незрозуміло куди може видатися занадто відірваною від життя. Проте квантова телепортація є ключовою у створенні мереж для квантових комп’ютерів, що послуговуватимуться квантовими станами (у квантових обчисленнях їх ще називають кубітами або квантовими бітами) для своєї роботи. Вже зараз є перші «ластівки» (D-Wave, IBM Research Quantum Experience), що є передвісниками ери квантових комп’ютерів, поряд з якими нинішні комп’ютери здаватимуться не те що дерев’яними рахівницями, а рахуванням на пальцях.

На жаль, класичні мережі не підходять для передачі квантових станів (квантової інформації), бо ці стани дуже чутливі до будь-якої взаємодії з навколишнім середовищем і руйнуються в процесі поширення в таких мережах. Рятівним джокером із колоди квантового світу є квантова телепортація, що передає квантовий стан з одного місця в інше без його поширення у просторі (тобто, не через повітря, оптичне волокно чи будь-яким іншим подібним чином), запобігаючи руйнівній взаємодії.

Квантова телепортація реалізується завдяки використанню особливого явища у квантовому світі, а саме переплутаних або заплутаних станів.

 

Якщо взяти два стани і зробити з ними певні маніпуляції («наукова магія»), то отримуємо систему, де кожен із цих станів «відчувають» один одного на будь-якій відстані. Після утворення такого переплутаного подвійного стану, вимірюючи певну характеристику одного із станів ми одразу дізнаємося значення цієї характеристики для другого стану (без її безпосереднього вимірювання).

Для кращого розуміння цього явища застосуємо аналогію із повсякденного досвіду. Припустимо, ви попросили друга намалювати на аркуші стрілочку ↑ або ↓, але так, щоби ви не знали як саме направлена стрілка. Не дивлячись на художній шедевр друга ви робите ксерокопію («наукова магія») його малюнка і залишаєте собі, знову ж таки, не дивлячись на неї. Відтепер ви з другом можете роз’їхатися на будь-яку відстань зі своїми копіями і коли ви подивитеся (вимірювання) на свою – одразу дізнаєтеся, що у вашого друга, хоча на його оригінал ви не дивилися. Тільки у квантовому випадку вам треба врахувати, що ваше вимірювання руйнує стан (о дивний квантовий світе!). Так наче папірець із малюнком при погляді на нього згорає. Саме взаємозв’язок заплутаних станів на будь-яких відстанях і знання характеристик другого стану без їх безпосереднього вимірювання, лише вимірюванням характеристик першого, робить їх ключовим об’єктом для квантової телепортації.

Науковці теоретично вже показали принципову можливість квантової телепортації, але технічно вона все ще залишається складним завданням – квантові стани поки важко зберігати, заплутані стани є нестійкими, маніпуляції із кубітами не досить точні, виникають проблеми зі збільшенням розмірів системи, бо стирається межа між квантовим і класичним світом та ще ціла купа проблем.

Проте за останні двадцять років зроблено чималий прорив у дослідженнях.

В останніх експериментах здійснено телепортацію квантового стану фотона на відстань 143 км між Канарськими островами.

 

Також було здійснено квантову телепортацію між макрооб’єктами, що є необхідною складовою створення квантових аналогів роутера, мережі, інтернету та, нарешті, з’явилися перші засоби для квантових обчислень!

Тож можна запасатися попкорном і спостерігати за черговим технологічним боєм людства, цього разу за місце для світу квантових обчислень у кожного на робочому столі. А там вже може і телепортація людини замайоріє на горизонті.