Naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu i Politechniki Duńskiej twierdzą, że udało się osiągnąć pierwszą na świecie kwantową teleportację chip-to-chip — niezwykłe osiągnięcie, które zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Physics. Czy jest to oznaką przełomu w komunikacji? Czekają nas zerowe opóźnienia, możliwość komunikacji z dowolnego miejsca na świecie i to bez wykorzystania kabli czy fal radiowych? Nie, mimo że tak sugeruje wiele portali po ogłoszeniu tego odkrycia. Dlatego też, zamiast się nim zajmować postaram się w miarę przystępnie wyjaśnić, dlaczego komunikacja kwantowa nie jest i najprawdopodobniej nigdy nie będzie możliwa.
Teleportacja kwantowa
Zacznijmy od tego, czym jest splątanie kwantowe: to łączenie się dwóch kwantowych cząstek, które będą się dzielić stanem niezależnie od ich wzajemnego położenia. Innymi słowy, kiedy manipuluje się cząstką A, efekty będą mierzalne na cząstce B natychmiast, niezależnie od tego, czy znajdują się one blisko siebie, czy w dużej odległości. Teoria głosi, że odległość ta może być nieskończenie duża, ale efekty będą mierzalne natychmiast. Mówimy więc o działaniu, które pokonuje prędkość światła. Nie zaprzecza ono jednak dotychczasowym zasadom fizyki. Na pewno słyszeliście już wielokrotnie, że nic nie może być szybsze od światła. Jest to zwykły skrót myślowy, przekroczenie prędkości światła jest jak najbardziej możliwe. Miało ono miejsce na początku Wszechświata, kiedy to przestrzeń rozszerzała się znacznie szybciej. Właśnie dlatego obserwowalny Wszechświat jest znacznie mniejszy od faktycznego. Mało tego, wiele hipotez zakłada, że proces ten nie tylko nie zwolnił, ale wciąż przyśpiesza.
Zobacz też: Samsung opracował metodę bezdotykowego pisania i skaner dla łysiejących
Tak samo możliwe jest to w przypadku teleportacji kwantowej. Zasady dotyczące prędkości światła jako tej granicznej odnoszą się jedynie do nośników masy oraz nośników informacji. Oznacza to, że nie można przesłać z wyższą prędkością, nic co ma jakąś masę, lub czegoś, co jest nośnikiem informacji. Co gorsza, nie jest to ograniczenie wynikające z ułomności technologii, a bezpośrednio z praw fizyki. Dlatego też możliwe jest teleportowanie stanu kwantowego, ten jednak nie może być nośnikiem informacji. Wynika to z tego, że żeby coś niosło informację, należy dokonać pomiaru tej rzeczy. Natomiast dokonując pomiaru stanu kwantowego, wpływamy na jego wynik. Oznacza to, że jeśli mamy stan kwantowy 0 i dokonamy jego pomiaru to w mamy 50% szans na wynik 0 i 50% szans na wynik 1. To natomiast oznacza, że nie możemy poznać z większą dokładnością stanu początkowego.
Fizyka kwantowa w praktyce
Do zrozumienia powyższych procesów najłatwiej wykorzystać filtry polaryzacyjne. Można powiedzieć, że są to szeroko dostępne narzędzia do badań fizyki kwantowej. Ich działanie opiera się na tym, że przepuszczają one światło o konkretnej polaryzacji. Oznacza to, że pojedynczy filtr przepuści tylko 50% światła, które do niego wpada. Jeśli ustawimy za nim drugi filtr o takim samym ustawieniu, to przepuści on całe światło, ponieważ będzie ono miało już konkretną polaryzację. Jeśli jednak obrócimy go o 90 stopni, to zatrzyma całe światło, które do niego wpadnie, ponieważ będzie miał ustawienie przeciwne. Jak na razie wszystko wydaje się logiczne. Problem zaczyna się przy dołożeniu trzeciego filtra pomiędzy te dwa pierwsze.
Jeśli będzie on obrócony o 45 stopni, to przepuści on 25% światła emitowanego przez źródło. Jednocześnie sprawi, że filtr, który dotychczas blokował całe światło, przepuści 12,5% światła emitowanego przez źródło. Wszystko dlatego, że stan kwantowy światła, czyli jego polaryzacja jest niszczony z każdym pomiarem. Dlatego też każdorazowo przy przejściu przez filtr polaryzacja światła ulega zmianie. Jest to chyba najprostszy eksperyment dotyczący fizyki kwantowej, który każdy może przeprowadzić na własną rękę. Warto jednak pamiętać, że tanie filtry polaryzacyjne nie działają zbyt dobrze, przez co możliwe jest zobaczenie światła w konfiguracji dwóch filtrów obróconych o 90 stopni względem siebie. Jednak dodanie trzeciego i tak zwiększy jego jasność.
Zawiodły media
Oczywiście jest to niezwykle uproszczony opis, niezwykle złożonego zjawiska. Dlatego też nie jest on zbyt dokładny. Nie da się jednak przedstawić w krótkim tekście czegoś, o czym pisze się bardzo długie książki, tym bardziej w sytuacji, kiedy mówimy o zjawisku, którego na dobrą sprawę chyba jeszcze żaden człowiek na świecie nie rozumie. Nigdzie też nie staram się zasugerować, że odkrycie naukowców nie jest istotne. Ma ono olbrzymie znaczenie w badaniu fizyki kwantowej. Sami odkrywcy także nie sugerowali nigdzie, że wpłynie to na rozwój komunikacji. W tym przypadku zawiodły media, które kierując się logicznymi następstwami takiego odkrycia, zaczęły snuć śmiałe wizje. Trzeba jednak uczciwie przyznać, że fizyka kwantowa jest bardzo mało intuicyjna. Laikowi łatwo źle zrozumieć jej ogólne założenia. Nie jest to szukanie taniej sensacji, a złe zrozumienie zagadnienia, którego tak na dobrą sprawę chyba nikt tak naprawdę nie rozumie.