NộI Dung
- Rễ dịch chuyển: Vật lý và cơ học lượng tử
- Nguyên tắc cơ bản: Nguyên tắc bất định của Heisenberg
- Hành động ma quái ở một khoảng cách và mèo Schrödingers
- Dịch chuyển tức thời và khoa học viễn tưởng
- Những gì tương lai nắm giữ cho dịch chuyển tức thời
Dịch chuyển tức thời là sự chuyển giao vật chất hoặc năng lượng từ vị trí này sang vị trí khác mà không một trong hai vượt qua khoảng cách theo nghĩa vật lý truyền thống. Khi Đại úy James T. Kirk của bộ phim truyền hình và phim "Star Trek" lần đầu tiên nói với kỹ sư của Starship Enterprise, Montgomery "Scotty" Scott "chiếu tôi lên" vào năm 1967, các diễn viên ít biết rằng vào năm 1993, nhà khoa học IBM Charles H. Bennett và các đồng nghiệp sẽ đề xuất một lý thuyết khoa học cho thấy khả năng dịch chuyển tức thời của cuộc sống thực.
Đến năm 1998, dịch chuyển tức thời đã trở thành hiện thực khi các nhà vật lý tại Viện Công nghệ California lượng tử dịch chuyển một hạt ánh sáng từ vị trí này sang vị trí khác trong phòng thí nghiệm mà không vượt qua được khoảng cách giữa hai địa điểm. Trong khi một số điểm tương đồng tồn tại giữa khoa học viễn tưởng và thực tế khoa học, thì dịch chuyển tức thời trong thế giới thực khác rất nhiều so với gốc rễ hư cấu của nó.
Rễ dịch chuyển: Vật lý và cơ học lượng tử
Chi nhánh của khoa học dẫn đến dịch chuyển tức thời đầu tiên vào năm 1998 bắt nguồn từ cha đẻ của cơ học lượng tử, nhà vật lý người Đức Max Planck. Công việc của ông vào năm 1900 và 1905 về nhiệt động lực học đã đưa ông đến khám phá ra các gói năng lượng riêng biệt mà ông gọi là "lượng tử". Trong lý thuyết của mình, hiện được gọi là hằng số Plancks, ông đã phát triển một công thức mô tả cách thức lượng tử, ở cấp độ hạ nguyên tử, hoạt động như cả hạt và sóng.
Nhiều quy tắc và nguyên tắc trong cơ học lượng tử ở cấp độ vĩ mô mô tả hai loại sự kiện này: sự tồn tại kép của sóng và hạt. Các hạt, được trải nghiệm cục bộ, truyền tải cả khối lượng và năng lượng trong chuyển động. Sóng, đại diện cho các sự kiện được định hướng, lan truyền trong không-thời gian, chẳng hạn như sóng ánh sáng trong phổ điện từ và mang năng lượng nhưng không phải là khối lượng khi chúng di chuyển. Ví dụ, các quả bóng trên bàn bi-a - những vật thể mà bạn có thể chạm vào - hoạt động giống như các hạt, trong khi các gợn sóng trên ao hoạt động giống như sóng nơi "không có vận chuyển nước ròng: do đó không có vận chuyển khối lượng lớn", Stephen Jenkins viết. giáo sư vật lý tại Đại học Exeter ở Anh
Nguyên tắc cơ bản: Nguyên tắc bất định của Heisenberg
Một quy tắc cơ bản của vũ trụ, được phát triển bởi Werner Heisenberg vào năm 1927, hiện được gọi là nguyên lý bất định của Heisenberg, nói rằng tồn tại một nghi ngờ nội tại liên quan đến việc biết chính xác vị trí và lực đẩy của bất kỳ hạt riêng lẻ nào. Bạn càng có thể đo một trong các thuộc tính hạt, chẳng hạn như lực đẩy, thông tin về vị trí hạt càng trở nên không rõ ràng. Nói cách khác, nguyên tắc nói rằng bạn không thể biết cả hai trạng thái của hạt cùng một lúc, ít biết nhiều trạng thái của nhiều hạt cùng một lúc. Theo cách riêng của mình, nguyên tắc không chắc chắn của Heisenberg làm cho ý tưởng dịch chuyển tức thời là không thể. Nhưng đây là nơi cơ học lượng tử trở nên kỳ lạ, và đó là do nhà vật lý Erwin Schrödingers nghiên cứu về sự vướng víu lượng tử.
Hành động ma quái ở một khoảng cách và mèo Schrödingers
Khi được tóm tắt bằng thuật ngữ đơn giản nhất, vướng víu lượng tử, mà Einstein gọi là "hành động ma quái ở khoảng cách xa", về cơ bản nói rằng phép đo một hạt vướng víu ảnh hưởng đến phép đo hạt vướng thứ hai ngay cả khi có khoảng cách rộng giữa hai hạt.
Schrödinger đã mô tả hiện tượng này vào năm 1935 như là một "sự khởi đầu từ những dòng tư tưởng cổ điển" và xuất bản nó trong một bài báo gồm hai phần, trong đó ông gọi lý thuyết là "Verschränkung", hay vướng mắc. Trong bài báo đó, trong đó ông cũng nói về con mèo nghịch lý của mình - sống và chết cùng một lúc cho đến khi quan sát làm sụp đổ sự tồn tại của trạng thái mèo thành chết hoặc sống - Schrödinger cho rằng khi hai hệ lượng tử riêng biệt bị vướng hoặc lượng tử được liên kết vì một lần gặp trước, không thể giải thích các tính năng của một hệ thống lượng tử hoặc trạng thái nếu nó không bao gồm các đặc điểm của hệ thống kia, bất kể khoảng cách không gian giữa hai hệ thống.
Sự vướng víu lượng tử tạo thành nền tảng của các thí nghiệm dịch chuyển tức thời lượng tử mà các nhà khoa học tiến hành ngày nay.
Dịch chuyển tức thời và khoa học viễn tưởng
Dịch chuyển tức thời của các nhà khoa học ngày nay phụ thuộc vào sự vướng víu lượng tử, do đó những gì xảy ra với một hạt xảy ra ngay lập tức. Không giống như khoa học viễn tưởng, nó không liên quan đến việc quét vật lý một người hoặc một người và truyền nó đến một vị trí khác, bởi vì hiện tại không thể tạo ra một bản sao lượng tử chính xác của đối tượng hoặc người ban đầu mà không phá hủy bản gốc.
Thay vào đó, dịch chuyển tức thời lượng tử đại diện cho việc di chuyển một trạng thái lượng tử (như thông tin) từ một nguyên tử này sang một nguyên tử khác qua một sự khác biệt đáng kể. Các nhóm khoa học từ Đại học Michigan và Viện Lượng tử chung tại Đại học Maryland đã báo cáo vào năm 2009 rằng họ đã hoàn thành thành công thí nghiệm đặc biệt này. Trong thí nghiệm của họ, thông tin từ một nguyên tử này chuyển sang một nguyên tử khác cách nhau một mét. Các nhà khoa học giữ từng nguyên tử trong các thùng riêng biệt trong thí nghiệm.
Những gì tương lai nắm giữ cho dịch chuyển tức thời
Trong khi ý tưởng vận chuyển một người hoặc một vật thể từ Trái đất đến một địa điểm xa xôi trong vũ trụ vẫn còn tồn tại trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng, thì dịch chuyển tức thời dữ liệu từ nguyên tử này sang nguyên tử khác có tiềm năng cho các ứng dụng trong nhiều đấu trường: máy tính, an ninh mạng , Internet và nhiều hơn nữa.
Về cơ bản, bất kỳ hệ thống nào dựa vào việc truyền dữ liệu từ vị trí này sang vị trí khác đều có thể thấy việc truyền dữ liệu xảy ra nhanh hơn nhiều so với mọi người có thể tưởng tượng. Khi dịch chuyển tức thời lượng tử dẫn đến dữ liệu di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác mà không mất thời gian vì sự chồng chất - dữ liệu tồn tại ở cả hai trạng thái kép của cả 0 và 1 trong hệ thống nhị phân của máy tính cho đến khi phép đo thu gọn trạng thái thành 0 hoặc 1 - di chuyển dữ liệu Nhanh hơn tốc độ của ánh sáng. Khi điều này xảy ra, công nghệ máy tính sẽ trải qua một cuộc cách mạng hoàn toàn mới.