Телепортация трактуется как изменение координат объекта, при этом такое перемещение слабо обосновывается с научной точки зрения. Малопонятно, как эффект достигается, поскольку проверить гипотезы на практике – нереально. Но имеются предположения ученых, позволяющие надеяться, что в будущем такой способ передвижения будет доступен.

Что такое «телепортация»?

Телепортация – это результат быстрого перемещения вещи или тела на любую дистанцию, когда они исчезают в исходном месте и возникают в конечном. Пока ученые уделяют мало внимания воплощению этого способа в жизнь, но некоторые разработки все же имеются. Выделяют такие виды телепортации:

1. Транспортный луч . Молекулы предмета сканируются, фиксируются, потом оригинал уничтожают, а в другом месте машина воссоздает копию на основе этих данных. Для перемещения человека он не подходит, поскольку пересчитать миллионы молекул организма и воспроизвести в доли секунды – невозможно. Тем более, что при уничтожении оригинала тела исчезает и сознание.
2. Портал . Особенное состояние пространства, которое перебрасывает объект в другое место, с такими же свойствами полей. Любимая тема фэнтези, но в реальности не применяемая, поскольку неизвестно, где такие места есть.
3. Нуль-Т . Этот вариант ученые объясняют, как открывание окна в иное измерение, местоположение коего корреспондируется с нашей реальностью, но дистанции стиснуты во множество раз. Сквозь них делается прокол, и предмет перемещается в иное место.

Квантовая телепортация

Ученые выделяют еще такой тип, как квантовая телепортация – передача фотонного состояния посредством разорванных в пространстве двух вещей и такого канала связи, когда состояние сначала разрушается, а потом воссоздается. Чтобы это сделать на скорости света используются частицы корреляции Эйнштейна – Подольского – Розена. Применяется в квантовых расчетах, где данные о предмете имеет только получатель.

Почему эту идею «телепортация в пространстве» неохотно обсуждали ученые? Считалось, якобы она нарушает принцип, который запрещает сканеру извлекать полностью данные объекта. Сканирование должно воссоздать полную информацию, иначе идеальную копию создать не удастся. Первый удачный эксперимент смогли провести только в начале нынешнего века между квантами лазерного излучения и атомами цезия, сделали это ученые института Нильса Бора. А в 2017 году исследователи Китая добились квантовой телепортации на 1200 километров.

Дырочная телепортация

Выделяют еще такой вид, как дырочная телепортация, способ, когда предметы передвигаются из одного размера в иной без переходного периода. Действие объясняется такими путями:

1. Выталкивания предметов за границы вселенной.
2. Увеличением длины волны объекта до Бройлевской.

Телепортация существует – эта позиция опирается на факт, что космос имеет пределы, за которыми уже нет пространства и времена, а только пустота. Поскольку у космоса нет центра, такие вакуумные дыры реально найти в любой его точке, это условные частицы, пребывающие постоянно в движении. С научной точки позиции, дырочная телепортация базируется на принципе неопределенности Гейзенберга и дополнительности Нильса Бора.

«Кротовая нора»

Теория кротовых нор объясняет: во власти пространства принимать форму трубы, которая соединяет эпохи или островки времени. Известный физик Фламм еще в начале прошлого века предположил, что пластическая линиометрия может представлять собой нору, связывающую две планеты. А Эйнштейн отметил: простые решения уравнений, которые описывают электрически заряженные и формирующие гравитационные поля, источники, имеют пространственную структуру моста.

«Кротовая нора в космосе» или червоточина – такое название получили намного позже эти «мосты». Версии, как это работает:

1. Электрические силовые линии вступают в нору с одного края, а выходят – с иного.
2. Оба выхода ведут в один мир, но в различных временных отрезках. Место входа – отрицательный заряд, а выхода – положительный.

Пси-телепортация

Технология телепортации проявилась и в пси-эффектах, их еще называют психокинетическими феноменами. К ней относят такие явления:

1. Психокинез или телекинез – воздействие и влияние на предметы или энергетические поля.
2. Левитация – освобождение от силы тяготения. Внешне это выглядит, как парение над землей, хождение по воздуху.
3. Внетелесная проекция . Отделение энергетической массы от физического тела. Человек видит себя со стороны.
4. Материализация . Умение реализовывать , касается, как процессов, так и предметов, ситуаций.

Телепортация - миф или реальность?

Возможна ли телепортация? Этот вопрос задают себе многие люди: от ученых до простых обывателей. В течение столетий бытовало мнение, что такое явление не может существовать, а некоторые проявления являются фокусами шарлатанов. Только в последние годы к теории перемещения в пространстве и времени стали прислушиваться, благодаря усилиям физиков, которые заявили, что малые части материи не являются препятствием для моментальных передвижений.

Телепортация - возможно ли это? Ответом можно назвать историю монахини Марии, которая в течение нескольких лет сумела более 500 раз побывать в Америке, не покидая своего монастыря. При этом обернула в христианскую веру племя Юма в Нью-Мексико, что подтверждают беседы с индейцами и бумаги, представленные конкистадорами Испании и исследователями Франции.

Телепортация человека - как научиться?

Как научиться телепортации? Ответа на этот вопрос пока нет, хотя обществ, обещающих научить, в интернете можно отыскать немало. Как и подробные инструкции. Но реальной методики пока нет, имеются только частные случаи, когда подобные таланты проявляли отдельные люди. При этом сам процесс перемещения они описать не могли. Ученые считают, что даже если и появятся такие технологии, как телепортация человека, воплотить их в жизнь будет крайне сложно из-за относительности времени.

Телепортация - реальные случаи

Полностью отбросить существование теории перемещения в пространстве мешают случаи телепортации человека, которые были зафиксированы и подтверждены за многие столетия в разных странах.

1. Специалист по магии Тюдор Поул в 1952 году смог за трех минуты преодолеть расстояние в полторы мили, из пригорода до собственного дома.
2. Китаец Чжан Баошэн не раз демонстрировал умения телепортировать предметы из одного места в другое. Факты были зафиксированы учеными в 1982 году.
3. Заключенный американской тюрьмы Хадад умудрялся исчезать из закрытых помещений. Но при этом он всегда возвращался назад, не желая усугублять наказание.
4. В Нью-Йорке был зафиксирован случай, когда на станции метро появился юноша, утверждающий, что он мгновенно перенесся из пригорода Рима. Проверка ситуации этот факт подтвердила.

Книги про телепортацию

Эксперименты по телепортации часто проводили герои писателей-фантастов, братья Стругацкие даже изложили, как будут проходить полеты к звездам, основанные на этой теории. Самые интересные книги, где такому удивительному перемещению посвящено немало строк:

1. Цикл «Троя» . Марс второго тысячелетия, сильные игроки воссоздают Троянскую войну. Профессор из 20 века, переместившись в другую реальность, вынужден корректировать эту историческую битву.
2. Альфред Бестер. «Тигр! Тигр!» . Излагается факт «джантации» - телопортации усилием воли.
3. Сергей Лукьяненко. «Звездная тень» . Излагается вид телепортации «джамп», который совершает герой с помощью особенного механизма.

Кино про телепортацию

Фильмы и сериалы про телепортацию создавали режиссеры разных стран. Впервые этот факт проявился в фильме «Муха», когда герой ставил на себе эксперимент по перемещению, но в камеру залетела муха, что и привело к трагедии. Из самых известных лент:

1. Сериал «Звездный путь» . Чтобы не тратиться на дорогие эффекты взлета космических кораблей, было решено перемещать членов команды «Энтерпрайз» по лучу.
2. «Стрелец неприкаянный» . Главный герой создает установку телепортации и перемещается по миру по своему желанию.
3. Сериал «Звездные врата» . С помощью артефактов и луча «Азгарда» люди научились перемещаться на другие планеты.

Один из ведущих физиков Великобритании профессор Королевского колледжа в Лондоне Мартин Макколл, заявил, что телепортация человека (перемещение в пространстве и времени) - возможна.
По его словам, доказано, что человек может манипулировать пространством и временем для того, чтобы его действия были незаметны окружающим. При этом стороннему наблюдателю будет казаться, что телепортируемый "перепрыгивает" с места на место.
Достичь этого эффекта можно при помощи убыстрения и замедления световых лучей. В этом случае можно теоретически достичь временного обрыва, который и будет "заполнен" действиями. Прием телепортации неоднократно использовался в научной фантастике.

ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

ТЕЛЕПОРТАЦИЯ (от греческого «tele» - далеко и английского «portage» - перенос, волок) - мгновенное (или очень быстpое) пеpемещение матеpиальных тел в пpостpанстве (возможно, и во времени). Термин был введен Чарльзом ФОРТОМ в 1930 году для обозначения необъяснимых невидимых перемещений объектов в пространстве (в отличие от телекинеза - также необъяснимого, но видимого движения тел), при этом он имел в виду, что объектами телепортации могут стать не только неодушевленные предметы - что на самом деле не всегда соблюдается.

Условно телепортацию можно разделить на мгновенную (перемещение со скоростью близкой к бесконечности) и скачкообразную (перемещение, при котором разница во времени исчезновения и времени последующего появления объекта в нужной отдаленной точке не равно нулю). Перемещения, при котором такая разница во времени равна отрицательной величине (перемещения в Прошлое) или перемещения только во Времени (исчезновения и появления на одном и том-же месте пространства) не могут считаться «чистой» телепортацией, хотя и могут обуславливаться, возможно, схожими причинами. Таким образом, скорость телепортации - довольно спорное понятие, и она не всегда должна быть мгновенной.

В настоящее время кроме разделения по скорости, понятие телепортации следует различать еще на несколько видов: канальная, втягивающая и вытягивающая аппаратная, полевая.

Канальная телепортация происходит с телом, движущимся от установленного заранее «передатчика» к находящемуся на некотором расстоянии от него «приемнику» (например, между двумя фантастическими «кабинками на вокзалах мгновенной связи» или между черной дырой и ее гипотетическим выходом -«выхлопом» в гиперпространство). Очень слабым аналогом канальной телепортации является процесс передачи информации по фототелеграфу или факсимильной связи, где между двумя устройствами передаются (почти со скоростью света) абсолютно любые изображения и тексты, в том числе и не имеющие к этим устройствам никакого отношения, главное - чтобы тексты были нужного формата (т.е. - совместимы с устройствами). Главной проблемой канальной телепортации является перевод транспортируемого тела в форму, удобную для передачи на требуемую дистанцию, и последующее его восстановление в «приемнике». В 1993 году по техническим причинам не удалось проверить возможность осуществления телепортации небольших предметов между Москвой и Ростовом-на-Дону (между институтами МАИ и РПИ), в настоящее время в МАИ готовятся первые опыты по телепортации между двумя идентичными установками, искривляющими Пространство-Время.

Аппаратная втягивающая телепортация происходит с телом (аппаратом), которому для собственного перемещения необходим установленный в нужной точке «приемник» или «маяк». Аналогом здесь служит пневмопочта - любой предмет любой формы и исполнения (но не выше определенных габаритов и массы) может совершить перемещение до приемного устройства, в данном случае - до втягивающего вакуумного насоса.
Аппаратная вытягивающая телепортация - аналогична предыдущему типу, только с одной разницей - телу (аппарату) для перемещения необходим толчок, задающий направление или иным образом помогающий «передатчик» в точке старта. Аналогия - стартовый ракетный комплекс, без которого классические космические ракеты взлететь не могут, но взлетев с которого они могут лететь (перемещаться) уже во многих направлениях.

Полевая телепортация предполагает производимое телом (аппаратом или даже субъектом) изменение своей природы и (или) состояния окружающего пространства, обеспечивающие требуемое перемещение. Аналог - астральные полеты душ экстрасенсов и магов. Выйдя из тела души, если верить многочисленным рассказам, вполне могут перемещаться практически неограничено (так же, как примерно и во сне) и по-желанию в любую точку планеты и, возможно, космоса. Можно себе представить и сверхмощный звездолет-телепортатор, способный искривлять вокруг себя поле Пространство-Времени и «проваливаться» в иное измерение. Но как сориентироваться в гиперпространстве и выйти в нужной точке пространства? В этом случае достаточно трудно представить процесс «наведения» на требуемую точку пространства, хотя для этого можно воспользоваться любым из вышеперечисленных способом или иным способом. Например, в качестве «наводящего маяка» можно использовать какое-то заранее известное свойство среды в нужной точке (плотность вещества среды, давление воздуха, мерность пространства, скорость-плотность физического Времени и иные физические константы), или же ориентироваться на какие-либо сигналы, исходящие из нужной точки (радио и телевидение, гравитационные и иные волны, телепатические и иные сигналы).

«ФОКУСЫ» БУДДЫ

Недавняя сенсация потрясла мир: во время экспериментов, проводимых в CERN (Европейском центре ядерных исследований), было зафиксировано превышение скорости света. До сверхсветовых скоростей разогнались нейтрино - субатомные элементарные частицы, обладающие массой. Выходит, что 300 тысяч километров в секунду - не предел для материальных тел. Результаты эксперимента еще будут проверять лет пять.

И если не найдут ошибок, то эта крохотная частица разрушит фундамент всей современной физики вместе со святая святых современной науки - теорией относительности Эйнштейна.

Невероятное открытие раздвигает шлюз для всех фантастических проектов: от межзвездных перелетов до телепортации - технологии мгновенного перемещения в пространстве. Последнее - самая интригующая задача не только для ученых. Идеи исчезновения предметов и людей в одном месте и появления их в другом с проникновением сквозь толстые стены существуют уже тысячи лет.

Ходили легенды, что Будда исчезал из Индии и спустя короткое время возникал в Шри-Ланке. Примеры сверхъестественной транспортировки можно найти в Библии, например в Деяниях святых апостолов, 8:39-40: «Когда же они вышли из воды, Дух Святой сошел на евнуха, а Филиппа восхитил Ангел Господень, и евнух уже не видел его, а продолжал путь, радуясь. А Филипп оказался в Азоте...» Дошли сведения, что «фокусы» телепортации проделывали и святые. Может, наши предки обладали тайными, но утерянными знаниями?

Желание бестелесных путешествий так захватывающе, что уже с начала ХХ века ни один фантаст не упускает возможности в своих книгах перебрасывать в мгновение ока своих героев с одного края Вселенной на другой. А в 1990-х за эту, казалось бы, несбыточную мечту взялись ученые.

ПРЕВРАЩЕНИЕ В МУХУ

Первая в истории человечества реальная телепортация произошла в 1997 году. В небольшой темной комнате Университета в Инсбруке (Австрия) на лабораторном стенде с кабелями и электронно-оптическими преобразователями ученые уничтожили несколько мельчайших частиц света в одном месте и абсолютно точно восстановили их в другом месте на расстоянии около одного метра. Это событие по значимости сравнивали с первыми шагами по поверхности Луны астронавтов.

Сейчас во многих лабораториях мира такой телепортацией занимаются ежедневно. Физики не расщепляют животных и людей на атомы. И не их пересылают в другой конец лаборатории. А мгновенно перебрасывают квант - наименьшее количество какой-либо физической величины, например света или звука.

К 2011 году ученым уже не раз удалось перебросить субатомные частицы и передать с места на место квантовые свойства атомов. В некоторых случаях они находились друг от друга в полутора десятках километров. И, как уверяют специалисты, это не предел - расстояние, на которое можно телепортировать объекты, может быть бесконечным.

На подходе - мгновенная транспортировка молекул, вирусов, бактерий, животных и, наконец, человека. Раньше ученые думали, что к последнему этапу не перейти раньше чем через сто лет. Если вообще получится. Ведь считалось, что сам процесс переброса не может происходить быстрее скорости света, а потому придется преодолеть невероятные технические трудности.

Например, в одном месте разобрать триллионы триллионов атомов, которые содержатся в теле человека весом около 70 кг, и собрать в другом за доли секунды. Да еще получить точный оригинал. А не какой-нибудь отвратительный гибрид человека и насекомого, как это произошло в фильме «Муха», где герой совершил ошибку при телепортации. Сегодня же в связи с пошатнувшимися основами классической физики мечта человечества может сбыться намного быстрее.

Кстати, телепортация может иметь неожиданный эффект. По словам физика Ашера Переса из Технического института в Хайфе, квант при перебросе становится «бестелесным», а потом «реинкарнирует». И когда его спросили, нельзя ли телепортировать не только тело, но и душу, загадочно ответил: «Только душу».

РЕАЛЬНОСТЬ

Весной прошлого года японские физики произвели телепортацию вещества Физики из Токийского университета в Японии сообщают о первом удавшемся эксперименте по телепортации вещества. Нориюки Ли (Noriyuki Lee) с коллегами смогли мгновенно перебросить из одной точки лаборатории в другую пучок света, разобрав его на элементарные частицы - фотоны.

От исходного пучка, находившегося в точке А исследователи оставили один фотон, несший в себе информацию обо всём пучке.

Этот фотон был, как говорят физики, «квантово спутан» с другим фотоном, находившимся как раз в точке B. То есть эти два фотона мгновенно влияли друг на друга, несмотря на разделяющее их расстояние. Благодаря этому на основе второго фотона исходный пучок света был мгновенно воссоздан в новом месте.
Возможность квантовой спутанности элементарных частиц, лежащая в основе этого эксперимента, была впервые обоснована ещё Альбертом Эйнштейном в 1935 году. Основоположник теории относительности считал этот свой теоретический вывод абсурдным и подтверждающим несовершенство так называемой «копенгагенской модели» Нильса Бора. Однако в последующие десятилетия физики доказали, что квантовая спутанность действительно существует, а в начале XXI века сразу несколько коммерческих фирм создали технологии защищённых каналов связи, основанные на этом парадоксальном свойстве элементарных частиц. Заметим, что помимо прочих необычных вещей из этого явления следует наличие множества параллельных Вселенных.

Здесь также можно усмотреть аналогию с «котом Шредингера», мысленным экспериментом, поставленным другим немецким физиком, Эрвином Шредингером, в том же 1935 году. В нём кот, запертый в герметичный ящик, буквально «находится между жизнью и смертью» - его состояние зависит от цельности ампулы с ядовитым газом, запертой вместе с ним. В какой момент разобьётся ампула, заранее неизвестно - это зависит от распада радиоактивного атомного ядра, имеющего вероятностный характер. Пока ящик закрыт, кот с точки зрения квантовой физики, жив и мёртв одновременно. Открыв ящик, наблюдатель переходит как раз в состояние «квантовой спутанности» с животным, попадая в один из параллельных миров, в котором оно живо либо умерло.

«Кота таким образом телепортировать не удастся», - шутит физик Филипп Гранжье (Philippe Grangier) из Французского оптического института (France"s Institut d"Optique), комментируя революционный эксперимент японских коллег. По его словам, если живых существ - пусть даже хотя бы примитивных бактерий - когда-нибудь и удастся телепортировать, то очень и очень нескоро.

ДРУГИЕ КОММЕНТАРИИ СПЕЦИАЛИСТОВ

Заместитель декана физического факультета МГУ им. Ломоносова профессор Виктор ЗАДКОВ:

Сегодня пока рано вести речь о телепортации в понимании фантастов - мгновенном перемещении материальных объектов (например, людей) в пространстве. А о «квантовой телепортации» уже можно. Под ней понимается перенос в пространстве не материальных предметов, а неизвестного квантового состояния одного объекта на другой, расположенный на неком расстоянии от первого. При этом исходное квантовое состояние телепортируемого объекта необратимо разрушается.

Для реализации схем квантовой телепортации необходим еще и обычный классический канал связи: телефон или интернет, например. Таким образом при квантовой телепортации не передается на расстояние ни энергия, ни вещество, а только информация. Поэтому люди и другие материальные объекты с помощью квантовой телепортации телепортироваться не могут.

Все последние эксперименты, которые ведутся во многих лабораториях США, Европы, Канады, Австралии и Японии, являются лишь очередным существенным шагом в направлении развития квантовой физики. В России же непосредственно квантовой телепортацией никто не занимается.

Прорыв в области экспериментов по квантовой телепортации, как мне кажется, может быть достигнут тогда, когда научатся телепортировать квантовую информацию на расстояния в тысячи километров и далее, хотя то, что это в принципе возможно, понятно и сейчас.

Ведущий научный сотрудник Математического института им. В. А. Стеклова РАН профессор Александр ХОЛЕВО:

Суть экспериментов по квантовой телепортации, о которой идет речь в научных работах, состоит в следующем. Имеются удаленные друг от друга передатчик (назовем его «Алиса») и приемник (назовем «Боб»), которые должны быть приготовлены в особом, сцепленном, квантовом состоянии и между ними - канал связи для передачи сообщений. «Алиса» в своей лаборатории производит некоторое специальное измерение над частицей С, состояние которой надо передать «Бобу». У того заготовлена «болванка», то есть аналогичная частица в каком‑ то фиксированном начальном состоянии. «Алиса» посылает результаты своего измерения «Бобу». В зависимости от полученного сообщения «Боб» производит некоторую специфическую манипуляцию над своей «болванкой», в результате чего та переходит в состояние, в котором раньше была частица С. При этом состояние частицы С в лаборатории «Алисы» разрушается.

Таким образом, удаленный от «Алисы» «Боб» получает на основе своей «болванки» точную копию частицы С, а у «Алисы» остаются только ее руины.

Таким образом, при квантовой телепортации никакой материальный объект от «Алисы» к «Бобу» не пересылается, а передаются лишь сообщения о результатах измерения. Отсюда также вытекает, что телепортация квантового состояния не является мгновенной, поскольку скорость передачи информации по каналу связи ограничена по крайней мере скоростью света.

Правда, недавние сенсационные сообщения из ЦЕРНа ставят такие до сих пор незыблемые утверждения под сомнение. А главное, из сказанного видно, что хотя в принципе можно говорить и о квантовой телепортации состояний более сложных систем - молекул или человека - сложность реализации такой схемы невообразимо возрастает. Да и захочет ли этот человек превратиться в нечто иное на Земле, чтобы возродиться (вероятно, с ошибками) на другой материальной основе где-то в созвездии Гончих Псов?

Тем не менее следует признать, что физические эксперименты по квантовой телепортации элементарных частиц и ионов крайне важны и перспективны. Если удастся найти технологически приемлемое решение этой проблемы, то это будет означать начало новой эры в информационных технологиях, сопоставимое, а может быть, и превосходящее по своей значимости и последствиям изобретение транзистора.

По материалам Интернет-сайтов

А здесь еще несколько интересных (мракобесненьких) материалов, и не только на тему телепортации .

Квантовая телепортация - это передача квантового состояния на расстояние. Отдельно ее объяснить трудно, это можно сделать только вкупе со всей квантовой физикой. В своей лекции, состоявшейся в рамках «Лектория 2035» на ВДНХ, профессор физического факультета Университета Калгари (Канада), член Канадского института высших исследований Александр Львовский постарался простым языком рассказать о принципах квантовой телепортации и квантовой криптографии. «Лента.ру» публикует выдержки из его выступления.

Ключ к замку

Криптография - это искусство общения защищенным образом по незащищенному каналу. То есть у вас есть некая линия, которую могут прослушивать, и вам нужно передать по ней секретное сообщение, которое никто посторонний не сможет прочесть.

Представим, что, скажем, если у Алисы и Боба есть так называемый секретный ключ, а именно - тайная последовательность нулей и единиц, которой нет ни у кого другого, они могут зашифровать сообщение с помощью этого ключа, применив операцию исключающего ИЛИ, чтобы ноль совпадал с нулем, а единица - с единицей. Такое зашифрованное послание уже можно передать по открытому каналу. Если его кто-то перехватит, это не страшно, ведь его никто не сможет прочесть, кроме Боба, у которого есть копия секретного ключа.

В любой криптографии, в любой коммуникации самым дорогим ресурсом является случайная последовательность нулей и единиц, которой владеют только два общающихся. Но в большей части случаев используется криптография с открытым ключом. Допустим, вы покупаете что-то с помощью кредитной карты в интернет-магазине по безопасному протоколу HTTPS. По нему ваш компьютер переговаривается с каким-то сервером, с которым до этого никогда не общался, и у него не было возможности обменяться с этим сервером секретным ключом.

Тайна этого диалога обеспечивается решением сложной математической задачи, в частности - разложения на простые множители. Перемножить два простых числа легко, а если уже дано их произведение, то найти два сомножителя трудно. Если число достаточно большое, оно потребует от обычного компьютера многолетних вычислений.

Однако если этот компьютер не обычный, а квантовый, он такую задачу решит легко. Когда он будет наконец изобретен, приведенный выше широко используемый метод окажется бесполезным, что, как ожидается, будет иметь катастрофические последствия для общества.

Если помните, в первой книге про Гарри Поттера главному герою нужно было пройти через защиту, чтобы добраться до Философского камня. Тут нечто похожее: тому, кто установил защиту, будет легко пройти ее. Гарри пришлось очень трудно, но в итоге он ее все же преодолел.

Этот пример очень хорошо иллюстрирует криптографию с открытым ключом. Тот, кто его не знает, в принципе имеет возможность расшифровать сообщения, однако ему будет очень трудно, и на это потенциально потребуется много лет. Абсолютной безопасности криптография с открытым ключом не дает.

Квантовая криптография

Все это объясняет необходимость квантовой криптографии. Она дает нам лучшее из обоих миров. Есть метод одноразового блокнота, надежный, но, с другой стороны, требующий «дорогого» секретного ключа. Чтобы Алиса могла общаться с Бобом, она должна послать ему курьера с чемоданом, полным дисков с такими ключами. Он их будет постепенно расходовать, так как каждый из них можно использовать только один раз. С другой стороны, у нас есть метод открытого ключа, который «дешев», но не дает абсолютной надежности.

Изображение: Science Museum / Globallookpress.com

Квантовая криптография, с одной стороны, «дешевая», она позволяет безопасную передачу ключа по каналу, в который могут залезть, а с другой стороны - гарантирует секретность благодаря фундаментальным законам физики. Смысл ее заключается в том, чтобы кодировать информацию в квантовом состоянии отдельных фотонов.

В соответствии с постулатами квантовой физики, квантовое состояние в момент, когда его пытаются измерить, разрушается и изменяется. Таким образом, если на линии между Алисой и Бобом есть какой-то шпион, пытающийся подслушать или подсмотреть, он неизбежно изменит состояние фотонов, общающиеся заметят, что линию прослушивают, прекратят коммуникацию и примут меры.

В отличие от многих других квантовых технологий, квантовая криптография является коммерческой, это не научная фантастика. Уже сейчас есть компании, производящие серверы, подключаемые к обычной оптоволоконной линии, с помощью которых можно осуществлять безопасное общение.

Как работает поляризационный светоделитель

Свет - это поперечная электромагнитная волна, колеблющаяся не вдоль, а поперек. Это свойство называется поляризацией, и оно присутствует даже в отдельных фотонах. С помощью них можно кодировать информацию. Например, горизонтальный фотон - это ноль, а вертикальный - единица (то же верно для фотонов с поляризацией плюс 45 градусов и минус 45 градусов).

Алиса закодировала таким образом информацию, и Бобу нужно ее принять. Для этого используется специальный прибор - поляризационный светоделитель, куб, состоящий из двух призм, склеенных между собой. Он пропускает горизонтально поляризованный поток и отражает вертикально поляризованный, благодаря чему происходит декодирование информации. Если горизонтальный фотон - ноль, а вертикальный - единица, то тогда в случае логического ноля щелкнет один детектор, а в случае единицы - другой.

Но что будет, если мы пошлем диагональный фотон? Тогда начинает играть роль знаменитая квантовая случайность. Нельзя сказать, пройдет такой фотон или отразится - он с вероятностью 50 процентов сделает либо одно, либо другое. Предсказать его поведение невозможно в принципе. Более того, это свойство лежит в основе коммерческих генераторов случайных чисел.

Что же делать, если у нас стоит задача различить поляризации плюс 45 градусов и минус 45 градусов? Нужно повернуть светоделитель вокруг оси луча. Тогда закон квантовой случайности будет действовать для фотонов с горизонтальной и вертикальной поляризациями. Это свойство фундаментально. Мы не можем задать вопрос о том, какая поляризация у этого фотона.

Фото: Science Museum / Globallookpress.com

Принцип квантовой криптографии

В чем же заключается идея квантовой криптографии? Предположим, Алиса посылает Бобу фотон, который она кодирует либо горизонтально-вертикальным образом, либо диагональным. Боб тоже подбрасывает монетку, решая случайным образом, каким будет его базис: горизонтально-вертикальным или диагональным. Если их способы кодировки совпадут - Боб получит данные, которые послала Алиса, если же нет - то какую-то ерунду. Они проводят эту операцию много тысяч раз, а потом «созваниваются» по открытому каналу и сообщают друг другу, в каких базисах совершали передачу, - можно считать, что эта информация теперь доступна кому угодно. Далее Боб и Алиса смогут отсеять события, в которых базисы были разные, и оставить те, в которых они были одинаковые (их будет примерно половина).

Допустим, в линию вклинился какой-то шпион, желающий подслушать сообщения, но ему тоже необходимо измерять информацию в каком-то базисе. Представим, что у Алисы и Боба он совпал, а у шпиона - нет. В ситуации, когда данные были посланы в горизонтально-вертикальном базисе, а подслушивающий измерил передачу в диагональном, он получит случайное значение и перешлет дальше какой-то произвольный фотон Бобу, так как не знает, каким он должен быть. Таким образом, его вмешательство будет замечено.

Самая главная проблема квантовой криптографии - это потери. Даже самое лучшее и современное оптоволокно дает 50 процентов потерь на каждые 10-12 километров кабеля. Допустим, мы посылаем наш секретный ключ из Москвы в Петербург - на 750 километров, и только один из миллиарда миллиардов фотонов достигнет цели. Все это делает технологию совершенно непрактичной. Именно поэтому современная квантовая криптография работает только на расстоянии примерно 100 километров. Теоретически известно, как эту проблему решить, - с помощью квантовых повторителей, но для их реализации нужна квантовая телепортация.

Фото: Perry Mastrovito / Globallookpress.com

Квантовая запутанность

Научное определение квантовой запутанности - это делокализованное состояние суперпозиции. Звучит сложно, но можно привести простой пример. Предположим, у нас есть два фотона: горизонтальный и вертикальный, квантовые состояния которых взаимозависимы. Один из них мы посылаем Алисе, а другой - Бобу, которые делают измерения на поляризационном светоделителе.

Когда эти измерения совершаются в обычном горизонтально-вертикальном базисе, понятно, что результат будет скоррелирован. Если Алиса заметила горизонтальный фотон, то второй, естественно, будет вертикальным, и наоборот. Это можно представить проще: у нас есть синий и красный шарик, мы не глядя запечатываем каждый из них в конверт и посылаем двум получателям - если одному придет красный, второй обязательно получит синий.

Но в случае квантовой запутанности этим дело не ограничивается. Эта корреляция имеет место не только в горизонтально-вертикальном базисе, но и в любом другом. Например, если Алиса и Боб одновременно повернут свои светоделители на 45 градусов, у них опять будет полное совпадение.

Это очень странное квантовое явление. Допустим, Алиса повернула каким-то образом свой светоделитель и обнаружила какой-то фотон с поляризацией α, который прошел через него. Если Боб измерит свой фотон в том же самом базисе, он обнаружит поляризацию 90 градусов +α.

Итак, в начале мы имеем состояние запутанности: фотон Алисы полностью неопределен и фотон Боба полностью неопределен. Когда Алиса измерила свой фотон, обнаружила какое-то значение, то теперь известно точно, какой фотон у Боба, как бы далеко он ни находился. Этот эффект многократно подтвержден экспериментами, это не фантазия.

Квантовая телепортация

Допустим, у Алисы есть некий фотон с поляризацией α, которую она еще не знает, то есть находящийся в неизвестном состоянии. Между ней и Бобом нет прямого канала. Если бы канал был, то Алиса смогла бы зарегистрировать состояние фотона и донести эту информацию до Боба. Но квантовое состояние за одно измерение узнать невозможно, поэтому такой способ не годится. Однако между Алисой и Бобом есть заранее приготовленная запутанная пара фотонов. За счет этого можно заставить фотон Боба принять первоначальное состояние фотона Алисы, «созвонившись» потом по условной телефонной линии.

Вот классический (хотя и очень отдаленный аналог) всего этого. Алиса и Боб получают в конверте по шарику - синий или красный. Алиса хочет послать Бобу информацию о том, какой у нее. Для этого ей нужно, «созвонившись» с Бобом, сравнить шарики, сказав ему «у меня такой же» или «у нас разные». Если кто-то подслушивает эту линию, то это не поможет ему узнать их цвет.

Как это все работает? У нас есть запутанное состояние и фотон, который мы хотим телепортировать. Алиса должна произвести соответствующее измерение исходного телепортированного фотона и задать вопрос, в каком состоянии находится другой. Случайным образом она получает один из четырех возможных ответов. В результате эффекта дистанционного приготовления оказывается, что после этого измерения в зависимости от результата фотон Боба перешел в определенное состояние. До этого он был запутан с фотоном Алисы, пребывая в неопределенном состоянии.

Алиса сообщает Бобу по телефону, каким был результат ее измерений. Если ее результат, допустим, оказался ψ-, то Боб знает, что его фотон автоматически преобразовался в это состояние. Если же Алиса сообщила, что ее измерение дало результат ψ+, то фотон Боба принял поляризацию -α. В конце эксперимента по телепортации у Боба оказывается копия первоначального фотона Алисы, а ее фотон и информация о нем в процессе разрушаются.

Технология телепортации

Сейчас мы умеем телепортировать поляризацию фотонов и некоторые состояния атомов. Но когда пишут, мол, ученые научились телепортировать атомы - это обман, ведь у атомов очень много квантовых состояний, бесконечное множество. В лучшем случае мы придумали, как телепортировать пару из них.

Мой любимый вопрос - когда будет телепортация человека? Ответ - никогда. Допустим, у нас есть капитан Пикард из сериала «Звездный путь», которого нужно телепортировать на поверхность планеты с корабля. Для этого, как нам уже известно, нужно сделать еще пару таких же Пикардов, привести их в запутанное состояние, которое включает все его возможные состояния (трезвого, пьяного, спящего, курящего - абсолютно все) и провести измерения на обоих. Понятно, насколько это сложно и нереализуемо.

Квантовая телепортация - это интересное, но лабораторное явление. До телепортации живых существ дело не дойдет (по крайней мере, в ближайшем будущем). Однако его можно использовать на практике для создания квантовых повторителей, для передачи информации на далекие расстояния.

Телепортацию можно назвать вековой мечтой человечества. Представьте, что вы из одного места практически мгновенно попадаете в другое… Но телепортация людей пока только в проекте, а вот предметы… Команда немецких инженеров во главе со Штефани Мюллер из Института Хассо Платнера разработала технологию передачи через Сеть неодушевленных объектов.

Чтобы телепортировать объект, его нужно сначала уничтожить

Аппарат сканирует предмет, который в него помещают, и пересылает данные о нем в то место, куда требуется. Там объект воссоздают при помощи трехмерной печати. Прибор получил название Scotty в честь старшего механика корабля Starship Enterprise из фантастического сериала "Звездный путь", где действует аналогичный телепортатор.

Правда, у технологии телепортации имеется весьма существенный недостаток — для того, чтобы "телепортировать" предмет, машина должна сначала его уничтожить. Допустим, фигурку из пластмассы она нарезает слоями, чтобы, просканировав каждый из них, получить макет в деталях. Полученная модель оцифровывается на компьютере, а затем файл передается по Сети на другое устройство, которое, в свою очередь, печатает предмет на 3D-принтере.

Все, что требуется от пользователя — это положить телепортируемый объект в сканер-отправитель, набрать конечный адрес и нажать опцию "переместить". Таким образом, например, удобно делать друг другу подарки, если вас разделяет слишком большое расстояние.

Пока, впрочем, разработка по телепортации еще не слишком совершенна и скорее представляет собой пробный образец. Так, "телепортируемый" объект непременно должен быть черного цвета, чтобы создать контрастный фон, необходимый для работы сканера.

К тому же, некоторые мелкие детали при сканировании "опускаются", и в итоге копия не является идентичной оригиналу. Правда, авторы обещают доработать устройство, чтобы оно воссоздавало модели точнее и в большем разрешении.

Технология телепортации далека от совершенства

Есть и еще одно обстоятельство. Как показали исследования, проведенные психологами, любая копия, даже если она полностью идентична оригинальной вещи, имеет для человека меньшую ценность, чем оригинал.

Поэтому не факт, что подобная технология телепортации будет широко востребована. Не говоря уж о том, что для воссоздания копий необходимо будет соответствующее сырье…

Хотя в принципе у трехмерной печати неплохие перспективы. В прошлом году команда молодых ученых из Томска запатентовала 3D-ручку, которая способна изготавливать объекты прямо в воздухе. От других аналогичных устройств 3D-pen отличает то, что в ней используется не привычный для трехмерных принтеров пластик, а холодные чернила.

Но они только называются чернилами, а на самом деле представляют собой полимерную пасту, которая под воздействием встроенной в ручку ультрафиолетовой лампы становится твердой буквально за пару секунд…

3D-ручка позволяет изготавливать, например, недорогую бижутерию в виде висячих украшений; декоративные предметы вроде магнитов на холодильник; чехлы для телефонов, планшетов, письменных принадлежностей и так далее… Кстати, 3D-ручка может работать на любых поверхностях, к которым можно применить трехмерный рисунок.

Недавно в США удалось создать на 3D-принтере протезы для собаки, родившейся с недоразвитыми передними лапами. А специалисты из Колумбийского университета таким способом реконструировали коленный мениск для человеческого организма. Из биоразлагаемого материала на принтере был сформирован каркас имплантата, который впоследствии вживили пациенту.

Не исключено, что технологии трехмерной печати помогут решить и проблему снабжения колоний на других планетах, если те когда-нибудь возникнут. Специалисты из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) считают, что все необходимое можно будет изготовить прямо на месте.

Кадр из фильма "Муха" 1958 года
Фото: sky.com

Темы дня

Самые популярные и наиболее научные теории о перемещении в пространстве.

Сегодня в СМИ появилась информация, что в России существует правительственная программа, которая изучает вопросы возможности телепортации . Ученые ставят себе очень смелую задачу: научиться телепортации к 2035 году.

Теории о телепортации

Идея о телепортации, как можно догадаться, пришла из сферы научной фантастики. Впервые термин употребил писатель из США Чарльз Форт в 1931 году, описывая в своих публикациях случаи необычных исчезновений и появлений. Наиболее популярным в России оказался его труд "Книга проклятых" ("1001 забытое чудо"), в котором он как раз описывал необъяснимые с точки зрения науки явления.

Однако впервые в теорию идея оформилась еще до появления термина. В 1899 году ученый Амброз Бирс (тоже из США) высказал гипотезу, что наш мир состоит их отверстий и пустот и сравнил его со свитером: "Его можно надеть, хотя, если присмотреться, свитер состоит из дыр. Предположим, на рукав попал муравей. Он может случайно провалиться между петлями и попасть в совершенно иной для него мир, где темно и душно, а вместо привычных еловых иголок - теплая, мягкая кожа". Бирс считал, что через дыры в пространстве можно путешествовать, если найти проводник.

По другой теории, в пространстве существуют черные дыры, которые могут всасывать в себя материю с помощью гравитации, и если искусственно создать такую дыру, она сможет послужить пространственно-временным порталом, воспользовавшись которым, можно преодолеть любое расстояние за миг. Путешествие же совершается по некоему ходу, в котором пространство и время отсутствуют. Теорию о существовании в трехмерных мирах (как наш) "мостов", представляющих собой четвертое измерение, первым высказал Альберт Эйнштейн.

Еще одна теория - о параллельных мирах - принадлежит физику Ральфу Харрисону. Ученый допускал, что эти параллельные миры пронизывают наш и что есть точки наибольшего соприкосновения миров - большие завихрения воздуха или воды. Харрисон также считал, что такие точки-завихрения могут появляться спонтанно, например, из-за погоды. Одной из точек пересечения нашего мира с параллельными назывались знаменитые Бермудские острова, вблизи которых проходит течение Гольфистрим. При стечении определенных условий завихрения могут превращаться в порталы и переносить объекты в пространстве. Но Харрисон всегда подчеркивал: такие путешествия опасны, поскольку стихийны и непредсказуемы.



Квантовая телепортация

Современной науке доступен лишь один вид телепортации - квантовая, в рамках которой на расстояние можно передать даже не саму элементарную частицу, а лишь ее состояние. Если взять пару сцепленных (запутанных) частиц и разнести их на любое расстояние, изменение состояния одной из частиц мгновенно вызовет такое же изменение другой частицы. Это уже стало правилом. Использовать запутанные частицы (частицы с общим прошлым, которые образовались при распаде некой одной частицы и состояния которых независимо от местоположения находятся во взаимосвязи) для переноса состояний одного объекта на другой придумал Чарльз Беннет в 1990-е годы.

Квантовая телепортация состояния фотона впервые была зарегистрирована в 1997 году.

Теорию о квантовой телепортации пытались развить: если точно знать квантовое состояние всех атомов человеческого тела и иметь столько же атомов в конечной точке телепортации, можно передать это состояние от одних атомов другим. При этом первое тело (в пункте А) существовать перестанет, а в пункте Б появится точно такое же. Теоретически это возможно, но на практике, когда заходит речь о живом существе, встает вопрос: сохранит ли новое тело жизнь и разум. Нейробиология утверждает, что в пункте Б будет воссозданное мертвое тело.

Пока невозможно "отсканировать" все атомы человеческого тела так быстро (взрослый состоит примерно из 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 атомов), чтобы ни один из них не успел изменить свое положение, что является залогом сохранения жизни телепортируемого существа. Проблемой является и передача полученных данных об атомах: самая совершенная линия связи может развить скорость до 100 терабит в секунду. С такими возможностями на передачу данных о каждом атоме, закодированном одним байтом, понадобится порядка 12 млн лет.

Дырочная телепортация

Еще один вид телепортации, который рассматривают в науке, - дырочная. Теория, разработанная Константином Лешаном, подразумевает непосредственное перемещение объекта, без уничтожения и воссоздания копий. Путешествия в пространстве, по ней, могут осуществляться через "нуль-переходы" - эти самые дырки, своеобразные двери телепорта. Нуль-переходы можно искусственно создать или найти естественные (естественные следует искать в соответствии с теорией о параллельных мирах и завихрениях).

Такой вариант телепортации, несомненно, был бы более безопасен для человека, так как его атомарное строение не меняется. Минус - место материализации объекта предсказать невозможно, что по-своему тоже небезопасно. Еще больший минус - для дальнейшего развития теории дырочной телепортации необходимо, чтобы естественные дыры себя обнаружили с большей или меньшей определенностью.

На практике

Самым известным экспериментом по телепортации, который уже стал легендой, является опыт Эйнштейна в 1943 году на морской верфи в Филадельфии. В надежде получить от ученых прибор, делающий корабли невидимыми, США выделило для эксперимента эсминец "Элдридж" с командой на борту.

С помощью магнитных генераторов большой частоты исследователям удалось создать вокруг судна магнитное поле огромной напряженности. Как свидетельствовали очевидцы, эсминец перестал быть видимым, его также не могли зарегистрировать радары. Одновременно с исчезновением "Элдриж" увидели в порту Ньюарк, что в 100 километрах от Филадельфии. Когда поле было выключено, эсминец вновь появился на морской верфи.

Поскольку ВМС США официально открестилось от этого опыта, эксперимент, которого могло и не быть, начал обрастать слухами: кто-то из моряков из-за перемещения в пространстве сошел с ума, кто-то умер, застряв в теле самого корабля. Эйнштейн же уничтожил работы о филадельфийском эксперименте, которые посчитал опасными для человечества.

Зарегистрировали случаи квантовой телепортации (не такие грандиозные, как в Филадельфии) и в наше время: под руководством австрийского ученого Антона Цайлингера в 2012 году была проведена телепортация фотона на расстояние 143 километров. Результат остается до сих пор рекордным, но в путешествиях в пространстве человека никак не помог.

В декабре 2014 года успешно завершился еще одни эксперимент в области квантовой телепортации - ученые из Великобритании переместили фотон на 25 километров по оптоволоконному кабелю. Фотон в точке А и фотон в точке Б являются одним целым.

Любая телепортация пока что возможна только в рамках микромира - на уровне атомов. Перемещение в пространстве человека требует множества точных измерений и массу энергии.



Как художники видят результат филадельфийского эксперимента

Телепортация глазами режиссеров

Наиболее известен фильм "Муха" Курта Ньюммана, снятый в 1958 году. В основе сюжета - эксперимент ученого по телепортации. К его несчастью, в кабину-телепорт залетает муха, из-за чего с ученым происходят ужасающие мутации. По фильму сняли два продолжения, а также полноценный ремейк в 1986 году с Джеффом Голдблюмом в главной роли. В 1989 году было сняло продолжение "Мухи"-ремейка о невеселой судьбе сына ученого-Голдблюма, которому ген мутации передался по наследству.

Если фильмы "Муха" принадлежат к жанру ужаса, то вышедший в 2008 году фильм Дага Лаймана "Телепорт" - приключенческий. Главного героя (Хейден Кристенсен), открывшего в себе унаследованную способность телепортироваться в юном возрасте, вдруг начинают преследовать члены тайной организации, веками истребляющие людей-телепортов.

Не мог обойти стороной мировой кинематограф и историю с филадельфийским экспериментом - в 2012 году Пол Циллер снял одноименный фильм, а до этого, в 1984 году, ленту с аналогичным сюжетом снял Стюарт Раффил.

На телепортации построен сериал "Звездные врата". Но для телепортации землянам ничего создавать не приходится: в недрах планеты ученые обнаруживают уже готовые врата в форме кольца, которые оказываются порталом не только для путешествий в пространстве, но и в других мирах.



Когда телепортация идет не по плану

По теме

Все новости рубрики