211service.com
Fizyk odkrywa, jak teleportować energię
W 1993 roku Charlie Bennett z IBM Watson Research Center w stanie Nowy Jork wraz z kilkoma kumplami pokazali, jak przesyłać informacje kwantowe z jednego punktu w przestrzeni do drugiego bez przechodzenia przez przestrzeń.
Technika ta opiera się na dziwnym zjawisku kwantowym zwanym splątaniem, w którym dwie cząstki dzielą to samo istnienie. To głębokie połączenie oznacza, że pomiar jednej cząstki natychmiast wpływa na drugą, nawet jeśli dzielą je lata świetlne. Bennett i firma opracowali, jak wykorzystać to do wysyłania informacji. (Wpływ między cząstkami może być natychmiastowy, ale proces ten nie narusza względności, ponieważ niektóre informacje muszą być przesyłane klasycznie z prędkością światła). Nazwali technikę teleportacją.
To nie jest przesada jego potencjału. Ponieważ cząstki kwantowe są nie do odróżnienia, bez informacji, które niosą, nie ma potrzeby ich samodzielnego przesyłania. O wiele prostszym pomysłem jest przesłanie zamiast tego zawartych w nich informacji i upewnienie się, że na drugim końcu znajduje się gotowy zapas cząstek, które przyjmą ich tożsamość. Od tego czasu fizycy używali tych pomysłów do teleportacji fotonów, atomów i jonów. I nietrudno sobie wyobrazić, że cząsteczki, a być może nawet wirusy, mogłyby zostać teleportowane w niezbyt odległej przyszłości.
Ale Masahiro Hotta z Uniwersytetu Tohoku w Japonii wpadł na znacznie bardziej egzotyczny pomysł. Dlaczego nie wykorzystać tych samych zasad kwantowych do teleportacji energii?
Dzisiaj, opierając się na kilku artykułach opublikowanych w zeszłym roku, Hotta przedstawia swój pomysł i jego implikacje. Proces teleportacji polega na dokonaniu pomiaru na każdej splątanej parze cząstek. Wskazuje, że pomiar na pierwszej cząstce wprowadza do układu energię kwantową. Następnie pokazuje, że starannie dobierając pomiar do wykonania na drugiej cząstce, można wydobyć pierwotną energię.
Wszystko to jest możliwe, ponieważ w każdej cząstce zawsze występują fluktuacje kwantowe. Proces teleportacji pozwala wstrzyknąć energię kwantową w jednym punkcie wszechświata, a następnie wykorzystać fluktuacje energii kwantowej do wydobycia jej z innego punktu. Oczywiście energia systemu jako całości pozostaje niezmieniona.
Podaje przykład łańcucha splątanych jonów oscylujących tam iz powrotem w pułapce pola elektrycznego, trochę jak kulki Newtona. Pomiar stanu pierwszego jonu wprowadza do układu energię w postaci fononu, kwantu oscylacji. Hotta mówi, że wykonanie właściwego pomiaru ostatniego jonu pozwala na wydobycie tej energii. Ponieważ można to zrobić z prędkością światła (w zasadzie), fonon nie przemieszcza się przez jony pośrednie, więc nie następuje ich nagrzewanie. Energia została przekazana bez przemieszczania się przez interweniującą przestrzeń. To jest teleportacja.
Nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób możemy wykorzystać zdolność teleportacji energii. Opublikuj swoje sugestie w sekcji komentarzy, jeśli takie masz.
Ale naprawdę ekscytujące są implikacje, jakie ma to dla podstaw fizyki. Hotta mówi, że jego podejście daje fizykom możliwość zbadania po raz pierwszy związku między informacją kwantową a energią kwantową.
Narasta przekonanie, że właściwości wszechświata najlepiej opisują nie prawa rządzące materią, ale prawa rządzące informacją. Wydaje się to być prawdą w świecie kwantowym, z pewnością jest prawdziwe w szczególnej teorii względności i jest obecnie badane pod kątem ogólnej teorii względności. Posiadanie sposobu na radzenie sobie z energią na tej samej podstawie może pomóc w połączeniu tych różnych wątków.
Interesujące rzeczy. Nie wiadomo, dokąd może prowadzić takie myślenie.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1002.0200 : Relacja splątania energii dla teleportacji energii kwantowej