Kereső toggle

A Star Trek ma már nem csak mese

A film lelép a vászonról

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

A felületes megfigyelők számára akár a Star Trek-sorozat reklámjának is tűnhetett a nemrégiben bejelentett tudományos szenzáció: az Ausztrál Nemzeti Egyetem (ANU) fizikusai egy lézernyalábot teleportáltak laboratóriumuk egyik pontjából a másikba. A látványos kísérlet mögött a kvantumteleportáció néven ismert jelenség áll, melynek során elemi részecskék tulajdonságai – azaz információ – közvetíthetőek nagy távolságba, azonnal. A máig megmagyarázhatatlan jelenség munkába állításával a kvantumszámítógépek és a kvantumkommunikáció kora köszönt a világra, amely olyan kommunikációs és számítási sebességet hoz majd, amely egy új technikai forradalmat okozhat.



Ping Koy Lam és Warwick Bowen a teleportációs asztalnál. Kvantumugrás a jövőbe Fotó: Reuters

Az ausztrál kutatók által alkalmazott jelenség mögött az 1935-ben megfogalmazott Einstein-Rosen-Podolsky paradoxon áll, amely évtizedek óta tartja izgalomban a tudományos világot. Einstein és tanítványai azonban az általuk megfogalmazott okfejtést nem tudományos elméletnek, hanem szemléletes példának szánták az Einstein és Bohr közötti – hosszú évekig tartó – vitában. Einstein, Rosen és Podolsky az azóta EPR-paradoxonként ismert elméleti okfejtéssel akarta ugyanis bebizonyítani, hogy Bohr kvantummechanikája helytelen. 

A harmincas évek kísérletei végül Bohrt és a kvantummechanika többi atyját igazolták Einsteinnel szemben. Néhány évtized múlva azonban kiderült, hogy az Einstein által csak elméletinek hitt jelenség létezik, és valóban "kísérteties", ahogyan azt Einstein megfogalmazta. Einstein, Podolsky és Rosen ugyanis bebizonyították, hogy ha a kvantummechanika alapelvei helytállóak, akkor léteznek olyan "összefonódott" részecskék, amelyek nagy távolságban is "érzik" egymást, vagyis ha az egyik részecskének az állapota megváltozik, akkor a párja hasonló változáson megy keresztül, függetlenül a köztük levő távolságtól. Ez számukra elképzelhetetlennek tűnt, amiből arra következtettek, hogy a kiindulási pontként szolgáló elmélet – a kvantummechanika – hibás. 

Bár a kvantummechanika helyességét nem tudta megingatni, Einstein paradoxona kiváló feladványnak bizonyult, amelyet évtizedekig nem tudtak megoldani. Végül 1993-ban Charles Benett, az IBM kutatója bebizonyította, hogy Einsteinék felvetése nem mond ellent a kvantummechanika törvényeinek, és elméletileg semmi nem zárja ki az összefonódott részecskék létezését. Mindezek után 1997-ben az Innsbrucki Egyetem fizikusainak sikerült kísérletileg is bebizonyítaniuk, hogy a valóságban is létezik ilyen összefonódás. Kísérleteik során sikerült olyan "összegabalyodott" állapotú fotonokat létrehozniuk, amelyek között az Einstein által megjósolt titokzatos kapcsolat állt fenn: az egyik foton tulajdonságát – jelen esetben polarizációját – megváltoztatva hasonlóan változott az ikerfoton tulajdonsága is. 

E kísérlet után került be a köztudatba a kvantumteleportáció fogalma. E teleportáció annyiban különbözik a Star Trek-beli Kirk kapitány és csapata által alkalmazott módszertől, hogy nem az adott test vagy részecske teleportálódik egyik helyről a másikra, hanem a mikrovilág részecskéinek tulajdonságai közvetíthetőek ezzel a módszerrel nagy sebességgel a tér különböző pontjaiba. Bár a kvantumteleportáció hatékonysága némiképpen elmarad az Űrszekerekben használttól, mégsem lebecsülendő. Segítségével ugyanis rendkívül gyorsan és feltörhetetlenül lehet az információkat továbbítani; valamint a kvantum-teleportáció segítségével fognak működni a jelenlegi számítógépeknél nagyságrendekkel gyorsabb kvantumszámítógépek.
(Kvantumugrás előtt a jövő. Hetek, 2000. december 30.)

1998-ban újabb, ezúttal látványos előrelépés történt a kvantumteleportáció területén: a California Institute of Technology (Caltech) kutatóinak sikerült fénynyalábot teleportálnia, helyesebben összefonódott részecskék segítségével sikerült egy kísérleti fénynyaláb tökéletes mását létrehozni a laboratórium másik pontján. Ehhez a kísérlethez hasonlít az ausztrál kutatók legújabb eredménye, akiknek először május 23-án sikerült a laboratóriumon belül egy lézernyalábot teleportálniuk. A Ping Koy Lam vezette kutatócsoport által megvalósított teleportáció nemcsak tudományos szempontból, hanem látványként is feledhetetlen: a teleportálás során ugyanis a kísérleti asztalra helyezett lézerből kibocsátott lézernyaláb eltűnik, majd a szoba másik pontján jelenik meg. (Ezt a kutatócsoport május óta többször meg tudta ismételni.)

A kísérlet során két, összefonódott fotonokból álló fénysugarat hoztak létre, amelyek közül az egyiket a kísérleti lézernyalábba irányították, ami ennek következtében eltűnt. A lézernyalábbal való kölcsönhatás azonnal megfigyelhető volt az ikerfotonokból álló nyalábban. A második nyalábban megfigyelt változásokat mérve sikerült a kutatóknak újra létrehozniuk az eltűnt lézernyaláb pontos mását, az eredeti helytől néhány méternyire. 

Lam szerint elképzelhető, hogy tíz éven belül hasonló módszerrel atomokat vagy molekulákat is lehet majd teleportálni, a Kirk kapitány és társai által használt módszer egyelőre azonban a Star Trek hőseinek kiváltsága marad.

Olvasson tovább: