211service.com
Fysiker upptäcker hur man teleporterar energi
1993 visade Charlie Bennett vid IBMs Watson Research Center i delstaten New York och några kompisar hur man överför kvantinformation från en punkt i rymden till en annan utan att korsa det mellanliggande rymden.
Tekniken bygger på det märkliga kvantfenomenet som kallas entanglement, där två partiklar delar samma existens. Denna djupa koppling gör att en mätning på en partikel omedelbart påverkar den andra, trots att de är ljusår från varandra. Bennett och företaget utarbetade hur man kan utnyttja detta för att skicka information. (Påverkan mellan partiklarna kan vara omedelbar, men processen bryter inte mot relativiteten eftersom viss information måste skickas klassiskt med ljusets hastighet.) De kallade tekniken teleportation.
Det är egentligen inte en överdrift av dess potential. Eftersom kvantpartiklar är omöjliga att särskilja men för informationen de bär, finns det inget behov av att överföra dem själva. En mycket enklare idé är att skicka informationen de innehåller istället och se till att det finns en klar tillgång på partiklar i andra änden för att ta på sig deras identitet. Sedan dess har fysiker använt dessa idéer för att faktiskt teleportera fotoner, atomer och joner. Och det är inte så svårt att föreställa sig att molekyler och kanske till och med virus skulle kunna teleporteras inom en inte alltför avlägsen framtid.
Men Masahiro Hotta vid Tohoku University i Japan har kommit på en mycket mer exotisk idé. Varför inte använda samma kvantprinciper för att teleportera energi?
Idag, med utgångspunkt i ett antal artiklar som publicerats under det senaste året, beskriver Hotta sin idé och dess konsekvenser. Processen med teleportering innebär att man gör en mätning på var och en av ett intrasslat par av partiklar. Han påpekar att mätningen på den första partikeln injicerar kvantenergi i systemet. Han visar sedan att genom att noggrant välja mätningen att göra på den andra partikeln är det möjligt att utvinna den ursprungliga energin.
Allt detta är möjligt eftersom det alltid finns kvantfluktuationer i energin hos vilken partikel som helst. Teleporteringsprocessen låter dig injicera kvantenergi vid en punkt i universum och sedan utnyttja kvantenergifluktuationer för att extrahera den från en annan punkt. Naturligtvis är energin i systemet som helhet oförändrad.
Han ger exemplet med en sträng av intrasslade joner som svänger fram och tillbaka i en elektrisk fältfälla, lite som Newtons bollar. Genom att mäta tillståndet för den första jonen injiceras energi i systemet i form av en fonon, ett svängningskvantum. Hotta säger att om man utför rätt sorts mätning på den sista jonen utvinns denna energi. Eftersom detta kan göras med ljusets hastighet (i princip), färdas fononen inte över de mellanliggande jonerna så det finns ingen uppvärmning av dessa joner. Energin har överförts utan att färdas över det mellanliggande utrymmet. Det är teleportering.
Hur vi kan utnyttja förmågan att teleportera energi är inte klart ännu. Skriv dina förslag i kommentarsfältet om du har några.
Men det riktigt spännande är implikationerna detta har för fysikens grunder. Hotta säger att hans tillvägagångssätt ger fysiker ett sätt att utforska sambandet mellan kvantinformation och kvantenergi för första gången.
Det finns en växande känsla av att universums egenskaper bäst beskrivs inte av de lagar som styr materien utan av de lagar som styr information. Detta verkar vara sant för kvantvärlden, är verkligen sant för speciell relativitetsteori och undersöks för närvarande för allmän relativitet. Att ha ett sätt att hantera energi på samma fot kan hjälpa till att dra ihop dessa olika trådar.
Intressanta grejer. Det går inte att säga vart den här typen av tänkande kan leda.
Ref: arxiv.org/abs/1002.0200 : Energi-Entanglement Relation for Quantum Energy Teleportation