Ett roligt föredrag om teleportation

Link: http://www-users.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html

Jag höll ett föredrag till Science Fiction Club i Umeå den 31 januari om quantum teleportering och andra galna grejer. Jag har blivit ombedd att försöka skriva ut den första delen av mitt tal där jag funderat på vad “teleportering” innebär och hur svårt kan det egentligen vara. Jag påstår inte att detta att vara den slutgiltiga frågan, bara mina tankar om det. Min egen forskning intressen verkligen ligga med grundläggande kvantmekaniska fenomen och utanför det området jag är så benägna till synd som en annan.

Till att börja med låt oss fråga precis vad vi kanske menar med termen “teleportering.” Efter alla, om någon kommer fram till dig och säga “titta jag har äntligen gjort det! Jag har upptäckt hur man kan teleportera …” vi vill kunna avgöra om vi ens talar samma språk. Fina, så jag har sett Star Trek ® så jag tänkte att jag kan ta ett knivhugg i att definiera det:

Teleportering är någon slags momentana “okroppsliga” transport.

Vänta nu en sekund, jag kan inte köpa det! Einsteins teori om relativitet och många decennier av experimentella bevis tillbaka honom till fullo – att säga att den snabbaste hastighet ljusets hastighet. Om vi tar detta som en del av normativ vetenskap då vi kommer att behöva ändra vår definition omedelbart till:

Teleportering är någon form av “okroppsliga” transport.

(Åtminstone för tillfället.)

Det är väl lite bättre, men jag har varit ganska vaga av vad jag menar med okroppslig. Kanske borde jag låta figuren nedan är våra bästa guide till vad det kan betyda:

jag antar att om jag tycker om denna definition för en liten stund börjar jag inse att vi redan har massor av exempel på teleportering runt omkring oss varje dag:

  • telefon: transporter ljudvågor i form av elektricitet.
  • fax: transporter en bild.
  • World Wide Web: …

Nåväl, gör dessa räknas som teleportering? De är verkligen kopiering processer. De lämnar ljud -, bild -, vad-har-du bakom och skicka kopia skytte i rymden i vissa okroppslig sätt. Hmmmm, ska vi köpa den här? De behöver inte lämna en kopia bakom i vår favorit-TV-program. Tja, kanske att det är precis vad de gör. De har en maskin som mäter positioner och hastigheter och typer av atomer i hela person och sedan skicka denna information (exempelvis genom radiovågor) till den plats där kroppen är rekonstruerad av en annan maskin. Tja, på TV de lärde sig också att återskapa den personen från information till synes utan en maskin att ta emot det. (En sak i taget, tack!)

Vad händer med den ursprungliga? Tja, kanske maskinen som mäter alla dessa atomer har att skiva den person som förutom att göra det. Jag antar att det skulle vara som en fotokopia maskin med en blixt lampa som var för varmt (förångning den ursprungliga). Detta skulle inte vara ett absolut krav. Så snart någon har räknat ut hur man bygger en mer skonsam kopieringen de kunde lämna den ursprungliga bakom. Skulle de vilja? Skulle själen kopieras? Skulle kopiera fortfarande måste betala skatt om den ursprungliga var fortfarande runt? Jag antar att jag inte kan svara på alla angelägna frågan.

Naturligtvis, om vi någonsin skulle kunna lära dig hur man gör detta att vi kan hitta nya områden för forskning som “experimentell religion.” Vem vet?

Hur mycket information är det vi talar om egentligen? Väl synliga mänskliga projekt av American National Institute of Health kräver ca 10 Gigabyte (det är ungefär 10^11 = 100,000,000,000 “bitar” eller ja/nej-svar, detta är ungefär tio CD-Rom-skivor) ger fullt tredimensionell information om en människa ner till en millimeter resolution i varje riktning. Om vi glömmer att känna igen atomer och mäter deras hastigheter och bara skala som till en upplösning av en atom-längd i varje riktning som är ungefär 10^32 bitar (en etta följt av trettio två nollor). Det är så mycket information att även med de bästa optiska fibrer tänkbart att det skulle ta över ett hundra miljoner århundraden för att överföra all information! Det skulle vara lättare att gå! Om vi packat alla denna information till CD-Rom-skivor det skulle passa in i en kub nästan 1000 mil på en sida! Nog sagt?

Hej, men du är helt kräva ut det “vad händer med den osäkerhet princip, kan man verkligen mäta saker som på ett korrekt sätt?” Väl kvantmekaniska teorin säger oss att den precision med vilken vi kan mäta position och hastighet för varje partikel är begränsad av en mycket enkel formel:

 osäkerheten i hastighet
osäkerhet i position x -------------------------
med ljusets hastighet

en miljondel av den radie av en Väte atom
> ------------------------------------------------
den partikelmassa / massan av Väte 

Om vi vill mäta varje atom i en typisk atom-storlek detta innebär att hastigheterna kommer att vara osäker med ca 300 meter per sekund (om partikeln väger lika mycket som en Väte atom säga).

Detta låter snabbt, men det är inte så dåligt. Den vanliga jiggling av våra atomer på grund av att vi skulle vara vid rumstemperatur är större än detta med en faktor av tre eller fler. Med andra ord, den osäkerhet princip inte verkar vara alltför restriktiva i termer av hur väl vi kan mäta dessa atomer.

Naturligtvis, det är inte allt. Vad sägs om “quantum state” av dessa atomer? Spelar det någon roll vilken energi nivåer de är alla i? Gör de kemiska reaktioner som måste ha denna information för att arbeta när vi ihop atomer för att göra en person? Tja, min bästa gissning är nej! Som är den bästa gissning av flera andra forskare har jag bett för. Men det är knappast ett definitivt svar. Jag antar att det tenderar att övertyga mig om att närmare kvanttillstånd är inte viktigt att få rätt när du vill kopiera en person och göra en ny från ofullständig information är att människor rutinmässigt gå till sjukhus för NMR (nuclear magnetic resonance) och ESR (elektronspinnresonans) genomsöker datorn för att se insidan av dem. Dessa förfaranden blanda ihop quantum staterna av åtminstone några mycket stort antal atomer och atomkärnor av de personer som söks, men det verkar inte störa deras aptit (som gör dem fortfarande är människa i min bok). Alltså här igen kvantnatur våra atomer och molekyler verkar inte utesluta att kopiera metod för teleportering.

Den stora mängden information som deltar är dock fortfarande sinnesrörelser! Kanske bör vi börja med något mindre …

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *