Kvantovo previazané telenovely

Naše fantázie reflektujú naše túžby a predbiehajú skutočnosť. Asi každý by niekedy prijal možnosť mať prístup k legendárnemu transportéru zo seriálu Star Trek alebo k prenášadlám z knižiek o Harrym Potterovi. Aká je však skutočnosť?

Všetci vieme, že kvantová. Keď som ako študent prvýkrát prepočítaval kvantovú teleportáciu, prišlo mi zvláštne, že v podstate len niekoľkoriadkový výpočet má až šiestich spoluautorov. Aj keď posádku kozmickej lode v Star Treku tvorí sedem postáv a pôvodný transportér bol pre šiestich. Na letisku v Barcelone mi príbeh kvantovej teleportácie porozprával jeden z autorov článku William Wootters.

Telepríbeh teleportácie

Myšlienka teleportácie ako vedeckej možnosti sa datuje do roku 1877, keď vyšla v newyorskom denníku The Sun anonymne poviedka s názvom Muž bez tela. Časom sa ukázalo, že jej autorom bol vtedajší redaktor, neskôr šéfredaktor Edward Page Mitchell. V tejto poviedke sa hmota stransformuje na elektrinu a prenesie sa v tejto forme telegrafom. Prenos úplne nevyšiel a premiestnila sa len hlava, čo dalo príbehu mierne tragikomický rozmer.

V Star Treku má zjavne vyspelejšia civilizácia technológiu teleportácie zvládnutú. Prenášaná hmota sa v transportéri dematerializuje na energiu, ktorá sa po prenesení vo forme lúča energie rematerializuje v cieľovom transportéri.

Teleportáciu vnímame ako takmer okamžitý presun hmoty – zjavne mágiu. Filmové a knižné predstavy o fungovaní teleportačných portálov znejú možno zmysluplne, ale fyzika nepozná procesy, ktoré by umožňovali ich fungovanie. Teleportácia je skrátka vedecky podozrivá a nikto by nečakal, že práve kvantová fyzika bude odborom, kde si nájde svoje miesto. Mohli by sme povedať, že kvantová teleportácia využíva namiesto elektriny alebo energie ako prenosové médium informáciu. Ale veď uvidíme…

Tri telekroky teleportácie

V októbri 1992 mal W. Wootters na Univerzite v Montreale prednášku o optimálnych stratégiách na rozlišovanie dvoch stavov páru kvantových bitov lokalizovaných v dvoch rôznych laboratóriách. Našťastie nemusíme ísť do detailov. Prienik s myšlienkou teleportácie je naozaj nulový. Napriek tomu to bol začiatok. Po prednáške a otázke Charlesa Bennetta vznikla diskusia, ktorá viedla k objavu teleportácie a vyformovaniu autorského tímu. Posledným pridaným autorom bol Asher Peres, ktorý nebol priamo na prednáške, ale mal úlohu priateľa na telefóne. Myšlienku, ako aj pomenovanie odobril.

Kvantová teleportácia nie je prenos samotných kvantových systémov, iba ich vlastností, ktoré definujú tzv. stav systému a prenášaný objekt ako taký. Kvantová teleportácia pozostáva z troch krokov. Okrem teleportovaného objektu sa v nej vyskytuje ešte dvojica ďalších systémov tvoriacich vstupný a výstupný portál, ktoré sú v tzv. maximálne previazanom stave. Prvý krok je procesne spoločným meraním teleportovaného systému a vstupného portálu. V druhom kroku si vymenia informáciu o nameranom výsledku. V treťom kroku prijatá informácia začne transformáciu systému výstupného portálu, čoho výsledkom je zmena stavu systému výstupného portálu na stav pôvodne teleportovaného systému. Tým je kvantová teleportácia zavŕšená. Systémy zostávajú na svojich pôvodných miestach, zmenia sa len ich charakteristiky. Na strane vstupného portálu sa pôvodný stav stratí a objaví sa na strane výstupného portálu. Kvantová teleportácia prenáša stav kvantového systému.

Autor článku: Mário Ziman
Fyzikálny ústav SAV, v. v. i., v Bratislave
Ilustrácie: Diana Cencer Garafová
QUTE.sk – Národné centrum pre kvantové technológie
Zdroje obrázkov wikipédia, archív QUTE.sk