Článek
Ve vědeckofantastické literatuře a filmech běžná věc. Lidé jdou třeba do nějaké kabinky, pustí na sebe nějaké paprsky, zařízení je rozloží na částice a téměř ve stejnou dobu je znovu složí v místě, kde chtějí být. Samozřejmě lze použít i červí díru, nebo projít černou dírou a podobně. Prostě, chcete do minulosti, budoucnosti, nebo na určité místo v galaxii? Žádný problém.
Ano, teleportace funguje i v současném světě. Jenomže se nejedná o přenos hmotných objektů, ale o přenos kvantové informace. Kvantové informace se přenášejí v podobě qubitů. A přesně, jako ve sci-fi filmech: originál zahyne. Proč? Nemůžeme tu být dvakrát, nebo víckrát, to by ten svět vypadal. A pochopitelně ani teleportace qubitů nemůže překonat rychlost světla.
Abychom si vysvětlili teleportaci částic v praxi, nejprve si vysvětlíme, co potřebujeme vědět, abychom mohli teleportaci provést.
Kvantová provázanost
Pod tímto pojmem si lidé představují, že dvě vzájemně provázané částice, ať jsou od sebe jakkoliv daleko, třeba miliardy kilometrů, na sebe reagují ihned. Jako příklad uvedu: Máme dvě provázané částice, každou na jiném konci vesmíru. Jestliže zjistíme stav té, ke které máme přístup, v tutéž dobu, současně, zareaguje druhá částice a my budeme vědět, v jakém stavu se nachází (jedná se třeba o změnu spinu ‚moment hybnosti částice, který je kvantován‘, nebo polarizaci). Ano, je to pravda.
Kvantová provázanost je jev, při němž dochází k propojení dvou kvantových objektů, například fotonů, tak, že se mohou vzájemně ovlivňovat, ať je dělí jakákoli vzdálenost. Provázání stavů může být buď historické (objekty mají například společný původ), nebo může být uměle navozené například za pomoci laserového nebo mikrovlnného impulzu. V každém případě se měřením na jednom objektu dozvíme i některé informace o druhém objektu.
Vysvětlení je ale složitější, protože reagovat v tu samou chvíli, přestože jsou obě částice vzdáleny biliony kilometrů od sebe, porušuje všechny fyzikální zákony včetně teorie relativity. A my přece nechceme vytvářet iluze, že v určitých případech fyzikální zákony neplatí.
Právě tohle prapodivné chování kvantového světa dohánělo k zoufalství Alberta Einsteina, který o kvantovém provázání hovořil jako o „strašidelném působení na dálku“. Ale ať si o něm slavný fyzik myslel cokoliv, faktem je, že zmíněný fenomén byl skutečně pozorován a přesvědčivě prokázán.
Přízračné spojení
Vědci z Hebrejské univerzity v izraelském Jeruzalémě dokonce provedli experiment, při němž bizarnost kvantové provázanosti posunuli ještě dál. Podařilo se jim provázat fotony, které spolu ve stejný čas vůbec neexistovaly. Čímž prokázali, že kvantová provázanost se nemusí omezovat jen na prostorové vzdálenosti, nýbrž že k ní dochází i v různých časech. K pokusu použili místo tradičních dvou fotonů hned čtyři.
Jak toho dosáhli? Vědci mezi sebou nejprve provázali dva fotony, které si pro jednoduchost označíme jako F1 a F2. Potom u fotonu F1 změřili jeho polarizaci a zničili ho. A teprve pak vytvořili další pár provázaných fotonů, tentokrát F3 a F4. A aby toho nebylo dost, foton F3 ještě provázali s F2, čímž automaticky došlo i ke spojení F1 a F4. To by samo o sobě nebylo nic až tak překvapujícího (fyzici tomu říkají předávání kvantové provázanosti), kdyby foton F1 v té době už neexistoval. Mezi fotony F4 a F1 se vytvořilo přízračné propojení, přestože byl foton F1 zničen dřív, než byl foton F4 vůbec vytvořen.
Izraelští vědci výsledky vysvětlují tím, že budoucí děje zpětně ovlivňují historii. Ale lze se na to dívat taky obráceně.
To, co se stalo v minulosti, se nějak přeneslo do budoucnosti na foton, který měl teprve vzniknout. Je to k nevíře, ale výsledky pokusu hovoří jasně. Ono „strašidelné působení na dálku“ se uplatňuje nejen v prostoru, ale i v čase. Tady s běžnou logikou prostě nevystačíme.
Jiný příklad: Jeden foton letí k měřicí stanici A a druhý letí opačným směrem k měřicí stanici B. Pro maximálně provázané částice platí, že když změříme stav na částici, která doletí do stanice A, víme okamžitě výsledek odpovídajícího měření provedeného na částici druhé, která letí do stanice B. To platí i tehdy, když jsou od sebe obě stanice stovky světelných let daleko.
Zdánlivý paradox vznikne tím, že provedením měřením spinu na jedné částici se okamžitě dozvíme projekcí spinu u druhé částice, ať je jakkoli daleko.
Můžeme sice protestovat, že byla porušena teorie relativity, podobně jako protestoval Einstein v roce 1935, podle kterého se informace nemůže šířit rychleji, než je rychlost světla.
K žádnému rozporu ale nedochází.
Když stanice A změří stav své částice, stanice B neví výsledek stanice A. Stanice A sice ví, jakou informaci stanice B dostala, ale aby informaci mohla předat protilehlé stanici, musí jí to říct. A tato informace letí nejvýš rychlostí světla.
Na první pohled to vypadá, jakoby se informace šířila okamžitě, což odporuje principu kauzality (příčinnosti) ze speciální relativity. Může za to nelokální chování částic. Při měření na jedné částici zkolabuje vlnová funkce v celém prostoru, a to se projeví okamžitou změnou na druhé částici. Nejde o porušení kauzality. Provedeným měřením na jedné částici se ke druhé částici nepřenáší žádná hmota ani energie.
Takže jak je to tedy s tím cestováním v čase?
Podle speciální teorie relativity do budoucna cestovat lze. Stačí v nějakém kosmickém plavidle dosáhnout téměř rychlosti světla. Nic, kromě fotonů, nemůže letět rychleji. Rychlost světla ve vakuu je 299 793 km za sekundu. Rychlost světla přes různá média je nižší, například rychlost světla v atmosféře je 299 703 km za sekundu.
Podle Stephana Hawkinga je do budoucna možné postavit vesmírnou loď, která bude dosahovat až 99,9 % rychlosti světla. To by znamenalo, že jeden den pobytu na této lodi by představoval jeden rok na Zemi.
Při takovéto vysoké rychlosti člověk v podstatě nestárne, protože vzhledem k němu se čas pohybuje mnohem pomaleji. To znamená, že se člověk může vrátit do budoucnosti, kdy jeho předkové budou dávno mrtví. Anebo se vrátí „do světa, který už dávno nebude existovat“.
Naopak, cestování zpět do minulosti je téměř nemožné.
Teorie relativity sice možnost cestování do minulosti nevylučuje, ale zřejmě možná není. Pokud by cesta do minulosti možná byla, pozorovali bychom cestovatele z budoucnosti. To by snad mohlo vysvětlovat UFO, ale to už jsme spíš v říši pohádek.
Zdroje:
