Beam me up, Scotty – czy słynny cytat ze Star Treka już wkrótce stanie się rzeczywistością? Chińskim naukowcom udało się w ostatnich dniach teleportować foton z pustyni Gobi na satelitę, który znajduje się na orbicie naszej rodzimej planety.

Być może nie wszyscy wiedzą, ale pierwszej kwantowej teleportacji dokonano w 1997 roku. O podobnym przypadku mogliśmy usłyszeć, również w późniejszym okresie, m.in. 2012 roku, kiedy to badaczom udało się przesłać foton z La Palmy na Teneryfę. Media donosiły o wielkim sukcesie – obiekt pokonał 143 kilometry. No właśnie, ale czy foton naprawdę zniknął i przemieścił się w przestrzeni na taką odległość? Otóż nie do końca.

Fizyka kwantowa to bardzo zawiła dziedzina nauki. W opisanej sytuacji przesłany został stan kwantowy fotonu, który to naukowcy określają teleportacją. Podczas eksperymentu zostaje przekazana informacja – kubit pojedynczego fotonu. Oznacza to, w pewnym uproszczeniu, że badacze tworzą w miejscu docelowym teleportacji kopię fotonu.

To jednak nie wszystko. W fizyce występuje również zjawisko zwane splątaniem kwantowym. Już w 1935 roku Albert Einstein, Borys Podolski oraz Nathan Rosen opublikowali pracę naukową, w której opisywali ten mechanizm. Później koncepcję rozwijał również Erwin Schrödinger, jeden z twórców mechaniki kwantowej.

Badacze dowodzili, że w pewnych sytuacjach cząstki kwantowe, które wcześniej w określony sposób ze sobą oddziaływały, powinny natychmiast reagować na zmianę stanu swojego partnera, nawet jeśli ten znajduje się w dowolnie dużej odległości. Oznacza to, ze wiedząc jak wygląda pierwszy foton, posiadamy od razu wiedzę, w jakim stanie znajduje się splątany z nim kwantowo odpowiednik.

Einstein miał w zwyczaju nazywać to zjawisko upiornym oddziaływaniem, bowiem splątanie pozwala teoretycznie przekazywać informacje szybciej niż wynosi prędkość światła. Z tego powodu, publikacja zrodziła w tamtym okresie poważne wątpliwości, co do słuszności samej fizyki kwantowej. Nie zagłębiając się jednak w szczegóły – w następnych latach m.in. przy pomocy twierdzenia nierówności Johna Bella udało się wyjaśnić ten paradoks.

Chiński eksperyment jest wyjątkowy w tym względzie, że długość kanału łączącego obie cząstki wyniosła 1400 kilometrów i pokonała granicę naszej planety. W ciągu miesiąca naukowcom udało się z sukcesem teleportować stan kwantowy 911 fotonów. Nie brzmi zbyt ekscytująco? To dopiero początek.

A teraz wyobraźcie sobie sieć telekomunikacyjną opartą na splątanych cząstkach, która niemal natychmiastowo przekazują wszystkie dane. Właśnie taki plan mają chińscy badacze, którzy już teraz deklarują, iż do 2030 roku Państwo Środka będzie obsługiwane przez kwantową sieć informacyjną. Czy im się to uda? Nie wiadomo, ale plany brzmią ambitnie.

Warto również podkreślić, że w przypadku naszej dalszej eksploracji kosmosu będziemy musieli zmierzyć się ze zjawiskiem opóźnienia komunikacyjnego. Jeśli na poważnie myślimy o bazach na Marsie czy też o badaniu krańców Układu Słonecznego to komunikacja kwantowa może w przyszłości rozwiązać ten problem.

Na razie nie ma mowy o przesyłaniu wielkoformatowych obiektów. Teleportacja na zasadach, które znamy pozwala głównie na błyskawiczną wymianę informacji. Szkoda, bowiem czasami chciałoby się oszczędzić trochę czasu i teleportować z pracy prosto do wygodnego łóżka. Może kiedyś…