A teleportálás, ahogy még nem ismerjük

A Star Trek-szerű teleportálásra tett eddigi kísérletek főként a kvantum hatásokra építkeztek, azonban a próbálkozások nem sok sikerrel kecsegtetnek, csupán néhány törékeny fotont sikerült viszonylag kis távolságokra eljuttatni. Egy ausztrál rendszer azonban állítólag több ezer részecskét lenne képes teleportálni mindenféle kvantum hókuszpókusz nélkül.

A teleportálást többnyire a kvantum keveredés elnevezésű folyamattal szokták egy lapon emlegetni, ahol két részecske között - távolságtól függetlenül - kapcsolat áll fenn, azaz ha az egyiknek megváltozik az állapota, akkor ugyanaz a változás ikertestvérénél is azonnal bekövetkezik. A keveredett részecskéket azonban rendkívül bonyolult létrehozni, kezelésük szintén nem mindennapi figyelmet igényel, súlyos korlátok közé zárva a kvantum teleportálást. Ashton Bradley csapata az Ausztrál Kutatási Tanács brisbane-i Kvantum Atom Optikai Központjában egy olyan technikát terjesztett elő, ami teljes egészében kikerüli a kvantum keveredést.

"Egy sugárról beszélünk, melyben körülbelül 5000 részecske tűnik el az egyik helyen, majd tűnik fel egy másikon" - magyarázta Bradley a New Scientist munkatársának. "Úgy érzem a mi elképzelésünk közelebb áll szellemében az eredeti fikcióhoz."

Annak ellenére, hogy technikájuk képes kvantum információ átvitelére a sugárban, maga a technika nem függ a részecskék kvantum tulajdonságaitól, ezért az új módszer a "klasszikus teleportálás" elnevezést kapta. A módszer egy rubídium atomokból álló sugáron alapul, amit egy szintén rubídium atomokból készült "küldő" eszközre lőnek. Ezzel egy időben egy "kontroll" lézer impulzus is elindul a "küldő" felé, foglyul ejtve a rubídium sugárból beérkező atomokat és magas energia állapotra gerjeszti azokat.

Normál esetben, ha a "küldő" hagyományos anyagból készülne, a beérkező atomok fotonjaiknak minden irányba történő szétszórásával egyszerűen elvesztenék többlet energiájukat, elvesztve ezáltal az anyagsugár rekonstruálásának esélyét. Ennek kivédésére a "küldőt" különleges alacsony hőmérsékletű, Bose-Einstein kondenzátum állapotú rubídium atomokból készítik el. Ebben az állapotban minden atom azonos, a lehető legalacsonyabb kvantum állapotában van.

Amikor az anyagsugár atomjai elérik a Bose-Einstein kondenzátumot, akkor azok ebben a legalacsonyabb állapotban akarnak csatlakozni, de ezt csak akkor tehetik meg, ha elvesztik összes extra energiájukat fotonjaik felszabadításával, ami egy erősen irányított fényimpulzust hoz létre. Ez a kimenő "hírvivő" fény továbbküldhető egy optikai szálon, miközben magával viszi az összes információt az eredeti anyagsugárról, beleértve a sugár által tartalmazott atomszámot, momentumát és energiáját, valamint kvantum tulajdonságait is.

Minderre teljesen véletlenül bukkantak rá. Bradley kollégáival egy atomsugár kvantum tulajdonságait próbálta minél pontosabban megmérni, amikor hirtelen felötlött benne, hogy a technikát anyag szállítására is hatékonyan lehetne használni. Az egyetlen korlát a hírvivő impulzus által az optikai szálon megtehető távolság lehet. Maga az információ átvitele fénysebességgel történik, tette hozzá Bradley.

Elméletben az eredeti anyagsugár rekonstruálható egy távoli helyszínen, amikor a hírvivő eléri a szintén Bose-Einstein kondenzátum állapotú "fogadót", amit egy második lézer impulzus kontrollál. A csapat számítása szerint amint a hírvivő impulzus eléri a "fogadót", atomjai gerjedni kezdenek és egy második anyagsugarat bocsátanak ki, ami tulajdonságait tekintve megegyezik az eredetivel.

John Close, a canberrai Ausztrál Nemzeti Egyetem atom lézer fizikai szakértője meggyőzőnek nevezte Bradley munkáját, és szeretne egy kísérletben meggyőződni a módszer életképességéről. Becslése szerint azonban egy ilyen kísérlet tető alá hozása legalább négy évet venne igénybe. Az új-zélandi Otago Egyetem kvantum optikai specialistája, Warwick Bowen úgy véli, az ausztrál módszer a kvantum számítógép hálózatok létesítésében játszhat meghatározó szerepet. "Ez egy olyan rendszer, ami képes egy atomi rendszer állapotát átvinni egy optikai rendszerre, majd visszaalakítani egy második atomi rendszerré. Pontosan ez a kulcsa a kvantum információs hálózatoknak."

A "klasszikus" teleportáció animációs bemutatása (formátuma .mov, mérete 2,5 MB)