В последнее время кажется, что мир исследований запустил игру с полным ходом «какой супердержавы вы бы выбрали?». Для тех, кто хочет невидимости, инженеры разрабатывают экзотические материалы, которые могут полностью скрыть свет объекта. Для потенциальных телепатов нейробиологи работают над способами читать мозговые волны одного человека и передавать их в голову другого человека.

Мой личный фаворит — это, пожалуй, самая невероятная сила фантазии: телепортация, способность прибывать без путешествий. Представьте, что вы можете дематериализоваться из своей гостиной и появиться в следующий момент в Венеции или тропическом лесу Амазонки или кольцах Сатурна (конечно, в соответствующем скафандре). Идея настолько соблазнительна, что стала основой научной фантастики с первых дней «Звездного пути» и « Доктора Кто» , но также кажется оскорбительной для здравого смысла.

К счастью, здравый смысл не управляет правилами квантовой физики, о чем свидетельствует краткий доклад 1993 года с полным названием: «Телепортирование неизвестного квантового государства через каналы двойной классической и Эйнштейна-Подольского-Розена». В нем Команда во главе с Чарльзом Беннеттом из исследовательского центра IBM TJ Watson продемонстрировала, как связать две частицы определенным образом и поддерживать их связь даже на больших расстояниях.

Эта связь, известная как квантовая запутанность, обладает замечательной силой. Это позволяет кому-то, удерживающему одну из частиц, мгновенно отправить кусок информации — «неизвестное квантовое состояние» в названии статьи — кому-то другому, удерживающему другую частицу. Из-за этой странной квантовой связи информация переходит от одного человека к другому, не проходя физически между ними. Он прибывает без поездок.

Перемещение информации от одной частицы к другой может не очень похоже на «Скотти, заряжайтесь энергией», но на фундаментальном уровне это две версии одного и того же процесса. Каждый атом в теле капитана Кирка представляет собой набор данных (тип атома, местоположение, энергетическое состояние и т. Д.); Капитан в целом — это просто огромная коллекция этих наборов данных. Телепортируйте всю необходимую информацию на поверхность планеты, и вы сможете заново создать Кирка точно так же, как он был на борту корабля.

Ну, может быть. Технология телепортации быстро развивается с 1993 года, и в настоящее время она проходит испытания в лаборатории. Но, как экипаж предприятия неоднократно обнаруживал, человеческая телепортация трудно сделать правильно и легко сделать неправильно. Могут быть лучшие, более простые способы достижения этого типа сверхдержавы.

Даже ограниченная форма телепортации может быть откровением. Физики работают над созданием квантового компьютера, связанной технологии, которая обрабатывает информацию, используя отдельные атомы или частицы вместо транзисторов. Такой компьютер может значительно превзойти традиционные процессоры в некоторых типах вычислений: например, взломать коды и решать сложные уравнения.

Более захватывающий, квантовый компьютер может привести к первому вполне реалистическому моделированию квантовых явлений. Вся биология, химия и нанотехнология в основном работают на квантовом уровне. Возможность понять эти процессы на их собственных условиях будет гигантским скачком.

Телепортация — это ключевая технология, позволяющая квантовым вычислениям, поскольку она позволяет извлекать информацию, которую производит компьютер, не нарушая остальной части системы. Нет телепортации, результатов нет. В прошлом году команда во главе с физиком Алексом Кузьмичем, а затем в Технологическом институте Джорджии, продемонстрировала практическую форму информационной телепортации, запутав компьютерные атомы и фотоны (частицы света) по требованию. Как только вы сможете это сделать, вы можете воспользоваться этой квантовой связью для получения данных из вашего квантового компьютера и получить их там, где вам это нужно.

И как только вы сможете построить квантовый компьютер, возможности продолжатся. Кузьмич и другие предполагают целые «квантовые сети», которые соединяют вместе несколько компьютеров и обеспечивают высокоскоростную связь между ними. Если вы считаете, что идея звучит смутно знакомой, вы правы; Это квантовая версия Интернета.

Основной причиной перехода по этому пути является безопасность. Работа с запутанными частицами требует невероятной деликатности, но это также делает ее невероятно частной. Если кто-то пытается подслушать запутанное сообщение, сам факт нежелательного прослушивания нарушает весь процесс телепортации. Таким образом, любое сообщение, отправленное через квантовый Интернет, является абсолютно безопасным — или столь же совершенным, как все, что известно человечеству. Heartbleed ошибка? Нет проблем.

А что я?

Да, да, да. Если вы похожи на меня, вы хотите знать о неограниченной форме телепортации, которая излучает людей с места на место. Позвольте мне умерить ваш энтузиазм двумя соображениями, одним философским и одним технологическим.

Во-первых, извлечение всей информации из тела капитана Кирка (или вашего) требует знания физического состояния каждого атома, что потребует полной дезинтеграции. Каждый раз, когда Кирк входит в транспортер, он совершает самоубийство, а затем перерождается на другом конце. Во-вторых, объем информации, необходимый для его воссоздания, колеблется — около 4,5 x 10 42 бит, по одной оценке, определенной недавно в рамках очень интересного проекта по физике выпускников в Университете Лестера.

Никто не знает, как собрать и передать столько информации. И помните, как малейшее нарушение разрушает квантовую запутанность? Процесс повторной сборки ваших атомов будет по своей сути сбивать информацию. На данный момент это самоубийство на одном конце без повторного рождения на другом. Кирк мог бы сначала надеть красную рубашку.

Однако ситуация с телепортацией становится гораздо менее мрачной, если вы немного сгибаете определение. Как заметили многие игроки в видеоиграх, человеческий мозг обладает замечательной способностью выступать за пределы тела и в другие объекты или виртуальные пространства. NASA эксплуатирует эту способность с помощью телероботоники Human Exploration, проекта, который позволяет астронавтам «населять» роботов в местах, которые являются фатальными или недоступными. Механический космонавт скоро будет прогуливаться за пределами Международной космической станции. В ближайшем будущем вы сможете испытать космос с помощью марсохода или механического оружия, сотрясающего далекий астероид.

Если это слишком много для вас обмана, как насчет факсимильного аппарата ДНК? Биотехнический гуру Дж. Крейг Вентер предлагает, если мы найдем микробную жизнь на Марсе, мы могли бы локализовать его геном на местном уровне, передавать информацию и восстанавливать организм здесь, на Земле. В принципе, отмечает Вентер, этот процесс мог пойти другим путем: можно было бы отправить человеческую ДНК вместе с соответствующим инкубатором на отдаленные планеты и синтезировать людей на другом конце. Тогда ваш клон может начать создавать магазин на орбите вокруг Альфы Центавра.

Я понимаю, что клонирование все еще не соответствует полной фантазии супердержавы о телепортации. Нет, то, что вы в идеале хотите, это полная загрузка ума в ваш далекий доппельгангер, чтобы вы / он / она действительно могли быть там. Это уменьшит проблему телепортации с «вероятно невозможно» до «дико сложно». Это все еще оставляет проблему огромного информационного содержания мозга. Но если вы согласитесь, что информация — это единственное, что определяет ваш разум, задача представляется выполнимой. Вам больше не нужно собирать атомы дотошно в правильных местах; Просто факты будут делать.

Обратите внимание на увлекательную общую нить через все эти возможности. Независимо от того, считаете ли вы себя кучей атомов, последовательность ДНК, ряд сенсорных входов или сложный компьютерный файл, во всех этих интерпретациях вы ничего, кроме стека данных. Согласно принципу унитарности квантовая информация никогда не теряется. Поместите их вместе, и эти два утверждения приводят к потрясающему следствию: на самом фундаментальном уровне законы физики говорят, что вы бессмертны.

Как насчет того, что для сверхдержавы?