Телепортация: понятие, физика и культура¶

Телепортация — гипотетический процесс мгновенного перемещения материального объекта или информации из одной точки пространства в другую без прохождения промежуточных точек траектории. Понятие относится одновременно к физике, научной фантастике и философии; в строгом научном смысле телепортация макроскопических тел не подтверждена, однако отдельные её формы (квантовая телепортация состояний) экспериментально реализованы.

¶Терминология

Термин происходит от греческих «tele» (далеко) и «portare» (нести). В русском языке наряду с «телепортацией» используются слова «телепорт» (устройство) и «телепортирование» (действие). В физике различают:

квантовую телепортацию — передачу квантового состояния частицы на расстояние с помощью запутанных частиц и классического канала связи;
телепортацию материи — гипотетический перенос самого вещества, не имеющий экспериментального подтверждения.

Следует отличать телепортацию от туннелирования (прохождение частицы сквозь потенциальный барьер) и от «мгновенного» распространения запутанности, которое не передаёт информацию.

¶История понятия

Идея мгновенного перемещения присутствует в мифологиях разных народов: перемещение героев и божеств, ковры-самолёты, волшебные зеркала. В русских сказках аналогом служат чудесные предметы, переносящие героя за тридевять земель.

Научное оформление понятие получило в XIX–XX веках. В 1878 году американский писатель Эдвард Пейдж Митчелл в рассказе «Человек без тела» описал разбор человека на атомы и сборку в другом месте. В 1920-е годы термин «телепортация» ввёл в парапсихологию Чарльз Форт. В 1931 году Чарльз Форд ввёл слово в английский язык в близком к современному значении.

В 1993 году группа Чарльза Беннетта (IBM) теоретически обосновала квантовую телепортацию. В 1997 году Антон Цайлингер (Инсбрук) и независимо Франческо Де Мартини (Рим) впервые осуществили её экспериментально на фотонах. В 2017 году китайский спутник «Мо-цзы» продемонстрировал квантовую телепортацию между Землёй и орбитой на расстояние свыше 1200 км.

¶Физические ограничения

Для перемещения макроскопического тела «напрямую» препятствий несколько:

Принцип неопределённости Гейзенберга запрещает одновременно точно знать положение и импульс каждой частицы, что делает полное «сканирование» объекта принципиально неточным.
Теорема о запрете клонирования квантовых состояний не позволяет сделать копию произвольного состояния.
Ограничения скорости — передача классической информации не может превышать скорость света, поэтому «мгновенность» иллюзорна.

Квантовая телепортация эти ограничения обходит: передаётся не сама частица, а её состояние, при этом исходное состояние разрушается. Скорость передачи ограничена скоростью передачи классической информации.

¶Квантовая телепортация

Схема включает три этапа:

Создание запутанной пары частиц (A и B), разнесённых в пространстве.
Измерение состояния исходной частицы C совместно с A; результат — два классических бита.
Передача этих битов получателю, который применяет к B соответствующее преобразование и восстанавливает состояние C.

Экспериментально реализована на фотонах, атомах, ионах, сверхпроводящих кубитах. Практическое значение — квантовая криптография, квантовые вычисления, квантовые сети. В России исследования ведут институты РАН и университеты, в частности в области квантовых коммуникаций.

¶Телепортация в культуре

Тема широко представлена в научной фантастике. В произведениях братьев Стругацких, Ивана Ефремова, Станислава Лема встречаются устройства мгновенного переноса. В западной традиции известны «транспортёры» сериала «Звёздный путь», «летающие тарелки» и «порталы».

В литературе и кино телепортация часто используется как сюжетный приём, позволяющий быстро менять место действия. Отдельная тема — философский парадокс: если тело разобрано и собрано заново, является ли полученный объект тем же человеком.

¶Парапсихология и критика

В парапсихологии телепортация рассматривается как «аномальное» явление наряду с телекинезом и ясновидением. Сообщения о спонтанной телепортации людей и предметов не имеют воспроизводимых доказательств и не признаны наукой. Комиссии по борьбе с лженаукой (в России — Комиссия РАН) относят такие заявления к псевдонаучным.

¶Значение

Квантовая телепортация — реальная технология, лежащая в основе защищённой связи и квантовых вычислений. Телепортация материи остаётся гипотезой, интересной физикам и философам. Понятие прочно вошло в язык как метафора мгновенного перемещения идей, информации и людей.

Источники: Беннетт и др. (1993), Цайлингер и др. (1997), материалы по квантовым коммуникациям, энциклопедические статьи по физике и научной фантастике.