Različiti komunikacioni kanali

Šta je to kvantna teleportacija

Najpre par reči o izazovima u telekomunikacijama.

Običan čovek telekomunikacije nekako povezuje sa mobilnom telefonijom, al sam pojam je mnogo širi. Generalno problem telekomunikacije je prebacivanje informacije iz tačke A u tačku B određenom brzinom kroz neki komunikacioni kanal za konačan  vremenski interval. U tom kanalu se obično generiše nepoželjan šum i zadatak telekom inženjera je da što brže prebacivanje informacije sa što manjim uticajem šuma.

Različiti komunikacioni kanali

Različiti komunikacioni kanali

Idealna komunikacija bi bila trenutni prenos informacije između udaljenih tačaka u prostoru sa osobinom da prilikom transtorta informacija nije deformisana. Ako sistem učinimo takvim da aktuelna informacije ne može ni da se presretne onda smo dobili itekako moćnu stvar.

Ova ideja je nekada bila totalna naučna fantastika koja se maksimalno eksploatisala u SF stripovima i filmovima, do te mere da su teleportacione kapije bile standardni detalj skoro svake od epizoda Zvezdanih staza. Naravno, ono što je u vremenu Žil Verna bila fantastika, u doba Hokinga je istorija nauke. Verovatno mašta vam je ozbiljno zagolicana terminom teleportacije. Pre nego dotaknemo realnu pozadinu ovog fenomena spomenimo još neke od osobina informacije.

Osnovno o šifriranju informacija

 

Pored brzine trensporta informacije jedan od bitnih osobina komunikacionog kanala je mogućnost za presretanje iste. Špijunaža se pokazala kao veoma ozbiljna boljka svakog ozbiljnog sistema i danas se puno ulaže u procese koji imaju apsolutnu kripciju/enkripciju. Jedan od najstarijih metoda kodiranja neke poruke je bilo sledeće. Oko koplja se obmota traka i onda se po njoj onako uvijenoj napiše poruka. Ako presretač ne zna za način očitavanja ova poruka je za njega neupotrebljiva.

Današnji računari kodiraju informaciju na sličan način. Naime ako vam je šifra na primer niz od šest karaktera, vi nekom metodom, naprimer UTF-om kodirate ovaj string u određeni digitalni oblik. Zatim ga pomnožite sa neverovatno velikom brojem, recimo dekadnim brojem sa 150 nula i dobijenu vrednost upišete u bazu. Za dekodiranje vaše šifre potrebno je izvršiti inverznu informaciju, tj. rastavljanje na činioce nekog ogromnog broja. Ovaj proces je toliko zahtevan da bi i super računaru sa 1000 procesora uz Mega Wate energije bili potrebni meseci ili godine. Na naki način dekriptografija velikih brojeva je uslovno nerešiv problem i za sada su naše šifre relativno sigurne u koorporativnim bazama. Kada vi unesete vašu šifru, ona će se pomnožiti na brzinu sa 150 cifrenim brojem (množenje je brza operacija za razliku od faktorizacije) i ako se vrednost slaže sa onom upisanom u bazi, sistem će vas pustiti da nastavite dalje.

Teleportacija u kvantnoj mehanici

 

Kvanta mehanika obiluje visoko neintuitivnim fenomenima koji kako vreme prolazi, tj. kako nauka preciznije spoznaje prirodu, postaju sve bizarniji iz ugla naše svakodnevice. Jedan od najneintuitivnijih je takozvana kvantna spletenost. Ovaj fenomen ne postoji u makrosvetu, a u mikrosvetu se ogleda na sledeći način. U osnovi je stabilnost materije, a spletenost se korespondira nekom vrstom virtuelnih fotona.

Sistem od dve kvantno spletene čestice grubo izgleda ovako. Dva elektrona su kvantno spletena po spinu (spin je neka vrsta magnetnog momenta) i ukupan spin sistema je nula. Kvantno spregnuti po spinu oni se nalaze u nekoj posebno magičnoj korelaciji. Nebrojeni eksperimenti pokazuju sledeće. Ako elektrone međusobno razdvojimo al da prilikom razdvajanje ne dolazi do ikakve interakcije po spinu, i onda naglo promenimo spin na jednom, zbog te magične spletenosti, trenutno se menja spin i na onom drugom elektronu. Poslednja Nobelova nagrada je otišla u ruke naučnicima koji su razdvojili elektrone, a kasnije i jezgra Helijuma i teleportovali informaciju na dva kilometara. U trenutku pisanja ovog teksta govori se da su dostignute distance od oko 200 kilometara.

Zaključak

Ovo je realnost. Nadolazeća revolucija kvantnih računara u svojoj osnovi koriste između ostalog i fenomen teleportacije. Pored trenutne brzine, ovaj kanal je i aposlutno zaštićen, jer ako se vrši posmatranje kvantna spletenost se narušava. Na prvi pogled liči da je idelani telekomunikacioni kanal uspostavljen. Naravno, proći će još decenije dok se ovako nešto proizvede za masovnu komunikaciju. Do tada, savetujemo da se ipak oslonite na svog lokalnog prodavca telekom usluga.

Dodatna literatura:

Kvantni računari: