Телепортация в фантастике и физике¶

Телепорт — способ мгновенного перемещения объекта или живого существа из одной точки пространства в другую без преодоления промежуточного расстояния традиционным способом. Понятие возникло в научной фантастике, но в конце XX века получило развитие и в теоретической физике в виде квантовой телепортации, которая, в отличие от фантастического телепорта, не переносит вещество, а лишь воспроизводит квантовое состояние частицы в другой локации.

¶Происхождение термина

Слово «телепорт» (от греч. tele — «далёкий» и лат. portare — «переносить») ввёл в 1931 году американский писатель-фантаст Чарльз Форт в книге «Лот!» для обозначения явления мгновенного перемещения объектов, которое, по его утверждению, наблюдалось в реальности. В художественной литературе термин закрепился после рассказа Айзека Азимова «Путешественник в пустоте» (1941), где описывался аппарат для мгновенной транспортировки людей.

¶Телепорт в научной фантастике

В фантастике телепорт традиционно описывается как устройство, разбирающее объект на атомы (или иные составляющие), передающее информацию о них на расстояние и воссоздающее копию в точке назначения. Классические примеры:

• Транспортер в серии «Звёздный путь» (с 1966 года) — техническая реализация идеи телепортации для переноса людей между кораблями и планетами.
• Капсула телепортации в «Докторе Кто» (телепортационная камера, появившаяся в эпизодах 1960-х годов).
• Телепорт в серии видеоигр Half-Life (1998) — устройство, запустившее сюжет игры, после чего герой попадает в инопланетный мир.

В большинстве сюжетов телепортация сопровождается философской проблемой «проблемы идентичности»: если тело уничтожается и создаётся копия, является ли копия тем же человеком. Эта тема получила развитие в рассказах Станислава Лема, фильме «Запределье» (2009) и других произведениях.

¶Квантовая телепортация

В 1993 году физики Чарльз Беннетт и коллеги опубликовали статью, в которой теоретически обосновали возможность «квантовой телепортации» — передачи квантового состояния одной частицы на другую частицу, удалённую на любое расстояние, без перемещения самой частицы. Основано это на явлениях квантового запутывания и квантового телепортационного протокола.

Ключевые факты:

• В 1997 году группы Антонио Зелингера (Австрия) и Франко де Мартини (Италия) провели первые эксперименты по квантовой телепортации состояния фотона.
• В 2004 году группа Зелингера телепортировала квантовое состояние на расстояние около 600 метров.
• В 2012 году китайские учёные телепортировали состояние фотона на расстояние 97 км.
• В 2017 году спутник «Мо-цзы» (QUESS) китайской академии наук продемонстрировал квантовую телепортацию состояния фотона с Земли на орбиту — на расстояние около 1400 км.

Важно подчеркнуть: квантовая телепортация не переносит вещество и не позволяет перемещать макроскопические объекты. Она позволяет лишь воспроизвести квантовое состояние одной частицы на другой, используя заранее установленный запутанный канал связи. Скорость передачи при этом не превышает скорости света, поскольку требуется классический канал для передачи дополнительной информации.

¶Телепортация в квантовой физике и гипотезы

Некоторые теоретические модели допускают существование «кротовых нор» — топологических связей между отдалёнными участками пространства-времени. Идею использовал Карл Саган в романе «Контакт» (1985) для обоснования межзвёздных путешествий. В 1988 году физики Кип Торн и Майкл Моррис теоретически описали возможность существования «просветлённых» кротовых нор, но для их стабилизации потребовалась бы экзотическая материя с отрицательной энергетической плотностью, существование которой в природе не доказано.

В общей теории относительности не запрещено формальное решение, описывающее «белые дыры» и замкнутые времениподобные кривые, однако большинство физиков считают, что квантовые эффекты делают такие структуры нестабильными.

¶Применение понятия

Термин «телепорт» применяется в нескольких областях:

• Научная фантастика — как обозначение устройства мгновенной транспортировки.
• Квантовая информатика — как обозначение протоколов передачи квантовых состояний (квантовая телепортация).
• Компьютерные игры и киберспорт — как игровой элемент, позволяющий переносить персонажа на другую точку карты (например, телепорты в Dota 2, Quake, Portal).
• Разговорная речь — как метафора мгновенного перемещения или появления.

¶Интересные факты

• В 2022 году исследователи из Нидерландов впервые телепортировали квантовое состояние одной наночастицы на другую — это была крупнейшая телепортированная система на тот момент.
• В физике частиц термин «телепортация» иногда используется для описания процессов переноса квантовых чисел между частицами в столкновениях.
• Понятие телепорта повлияло на появление термина «телепортация данных» в компьютерных сетях — хотя это лишь метафора для быстрой передачи информации.

Источники:

• Чарльз Беннетт и др. «Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels», Physical Review Letters, 1993
• Станислав Лем. «Киберiad», 1967
• Айзек Азимов. «Путешественник в пустоте», 1941
• Моррис, Торн, Юзт. «Wormholes in Spacetime and Their Use for Interstellar Travel», 1988
• Чарльз Форт. «Lo!», 1931