ക്വാണ്ടം ടെലിപ്പോർട്ടേഷൻ

ഒരു കണത്തിന്റെ ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങൾ (ഉദാ: ഒരു ആറ്റത്തിന്റെയോ ഫോട്ടോണിന്റെയോ കൃത്യമായ അവസ്ഥ) ഒരു സ്ഥലത്ത് നിന്ന് മറ്റൊരിടത്തേക്ക് തൽക്ഷണം കൈമാറാൻ കഴിയുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയാണ് ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ. ഇത് സാധ്യമാക്കാൻ ആ രണ്ട് സ്ഥലങ്ങൾ തമ്മിൽ ക്ലാസിക്കൽ ആശയവിനിമയം കൂടി ആവശ്യമുള്ളതിനാൽ പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ കൂടിയ വേഗത്തിൽ വിവരങ്ങൾ കൈമാറാനാവില്ല. രണ്ട് കണങ്ങൾ തമ്മിൽ ഒന്നോ അതിലധികമോ ക്യൂബിറ്റുകൾ ടെലിപോർട്ട് ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും തന്മാത്രകളേക്കാൾ വലിയ വസ്തുക്കളുപയോഗിച്ചു ടെലിപോർട്ടേഷൻ സാധ്യമായിട്ടില്ല.

സയൻസ് ഫിക്ഷനിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ടെലിപോർട്ടേഷനിൽ നിന്നാണ് ഈ പേര് വന്നതെങ്കിലും, ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ എന്നത് ദ്രവ്യത്തെക്കാളുപരി വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിലേക്ക് പരിമിതപെട്ടിരിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ എന്നത് ഒരു ഗതാഗത മാർഗ്ഗമല്ല, മറിച്ച് ഒരു ആശയവിനിമയമാർഗമാണ്. ഒരു കണികയേയും ചലിപ്പിക്കാതെ തന്നെ ഒരു സ്ഥലത്ത് നിന്ന് മറ്റൊരിടത്തേക്ക് ഉടനടി വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗ്ഗം ഇത് പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു.

ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ചാൾസ് ബെന്നറ്റാണ് ഈ പദം ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചത്. ഒറ്റക്കുള്ള ഫോട്ടോണുകളിലാണ് ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ ആദ്യമായി നിർവ്വഹിച്ചത്, പിന്നീട് ആറ്റങ്ങൾ, അയോണുകൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ, സൂപ്പർകണ്ടക്ടിംഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിങ്ങനെ വിവിധ മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലും പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ സാധ്യമാക്കിയ ഏറ്റവും പുതിയ റെക്കോർഡ് ദൂരം 1,400 കിലോമീറ്റർ (870 മൈൽ) ആണ്. ജിയാൻ-വെയ് പാൻ സംഘമാണ് മിസിയസ് എന്ന ഉപഗ്രഹം ഉപയോഗിച്ചു ഇത്തരത്തിൽ ബഹിരാകാശാധിഷ്ഠിത ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻപരീക്ഷിച്ചത്.

വിശദീകരണം

ക്വാണ്ടം അല്ലെങ്കിൽ ക്ലാസിക്കൽ ഇൻഫർമേഷൻ തിയറിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കാര്യങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ വിവരയൂണിറ്റ് ഒരു ടു-സ്റ്റേറ്റ് സിസ്റ്റമായിരിക്കും. ക്ലാസിക്കൽ വിവരങ്ങളിൽ ഇതിനെ ഒരു ബിറ്റ് എന്ന് പറയുന്നു (സാധാരണയായി ഒന്നോ പൂജ്യമോ (1 or 0) ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു). ഒരു ബിറ്റിൻ്റെ ക്വാണ്ടം അനലോഗ് ഒരു ക്വാണ്ടം ബിറ്റ് അഥവാ ഒരു ക്യുബിറ്റ് ആണ്. ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു തരം വിവരങ്ങൾ ക്യുബിറ്റുകളിൽ എൻ‌കോഡുചെയ്യുന്നു. അത് "ക്ലാസിക്കൽ" വിവരങ്ങളിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങൾ പകർത്താനോ നശിപ്പിക്കാനോ കഴിയില്ല. ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷനിൽ ക്യുബിറ്റ് അടങ്ങിയ ഒരു കണത്തെ ഒരിടത്തു നിന്ന് മറ്റൊരിടത്തേക്ക് ഭൗതീകമായി കടത്തിവിടാതെ തന്നെ ആ ക്യുബിറ്റിനെ കൈമാറാൻ കഴിയും. പാരമ്പതാഗത ടെലിഗ്രാഫ് ഉപയോഗിച്ച് ക്ലാസിക്കൽ ബിറ്റുകളെ ഭൂഖണ്ഡങ്ങളിലുടനീളം അതിവേഗത്തിൽ എത്തിക്കാൻ സാധിച്ചതുപോലെ ഭാവിയിൽ ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ വഴി ക്യുബിറ്റുകളും എത്തിക്കാമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. 2015 ൽ തന്നെ സിംഗിൾ ഫോട്ടോണുകൾ, ഫോട്ടോൺ മോഡുകൾ, സിംഗിൾ ആറ്റങ്ങൾ, ആറ്റോമിക് എൻ‌സെംബിളുകൾ, സിംഗിൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ, സൂപ്പർകണ്ടക്ടിംഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയുടെ ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റുകൾ വിവരദാതാക്കളായി ഉപയോഗിച്ചു തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

ക്യൂബിറ്റുകളുടെ ചലനത്തിന് സാധാരണ ഇന്റർനെറ്റിലൂടെയുള്ള ആശയവിനിമയത്തേക്കാൾ അധികമായുള്ള ഒബ്ജക്റ്റുകളുടെ ചലനം ആവശ്യമില്ല. ഒരു ക്വാണ്ടം ഒബ്ജക്റ്റും കടത്തിവിടേണ്ടതില്ല, പക്ഷേ ടെലിപോർട്ട് ചെയ്ത ഓരോ ക്യൂബിറ്റിനോടൊപ്പം രണ്ട് ക്ലാസിക്കൽ ബിറ്റുകളും റിസീവറിലേക്ക് അയക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. യഥാർത്ഥ ടെലിപോർട്ടേഷൻ പ്രോട്ടോക്കോളിന് ഒരു entangled quantum state അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ബെൽ സ്റ്റേറ്റ് (Bell State) സൃഷ്ടിക്കേണ്ടതുണ്ട്, തുടർന്ന് അതിൻ്റെ രണ്ട് ഭാഗങ്ങൾ യാഥാക്രമം ആ രണ്ട് സ്ഥലങ്ങൾക്കിടയിൽ പങ്കിടുന്നു (ഉറവിടവും ലക്ഷ്യസ്ഥാനവും). അതായത്, ഒരു ക്യൂബിറ്റ് കൈമാറുന്നതിന് മുൻപ് ആ രണ്ട് സൈറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു പ്രത്യേക തരം ക്വാണ്ടം ചാനൽ സ്ഥാപിക്കുന്നു. കൂടാതെ ടെലിപോർട്ടേഷന് ഒരു ക്ലാസിക്കൽ ഇൻഫർമേഷൻ ചാനൽ കൂടി സ്ഥാപിക്കണം. ഓരോ ക്യൂബിറ്റിനൊപ്പവും രണ്ട് ക്ലാസിക്കൽ ബിറ്റുകൾ കൂടി കൈമാറേണ്ടതുണ്ട് എന്നതിനാലാണിത്. ചില അളവുകളുടെ ഫലങ്ങൾ ഉറവിടവും ലക്ഷ്യസ്ഥാനവും തമ്മിൽ കൈമാറുന്നതിനുവേണ്ടിയാണിത്. അല്ലെങ്കിൽ ലക്ഷ്യസ്ഥാന ക്യൂബിറ്റിന്റെ അവസ്ഥ ഉറവിടത്തിന് അറിയാൻ കഴിയില്ല. ഇതുപോലുള്ള ക്ലാസിക്കൽ ചാനലുകളുടെ ആവശ്യകത ആദ്യം നിരാശാജനകമായി തോന്നാമെങ്കിലും ടെലിപോർട്ടേഷൻ സാധാരണ വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്ന വേഗതയിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുന്നതെന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു. എന്നാൽ പ്രകാശവേഗതയുള്ള ലേസറുകളിൽ നിന്നുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബെൽ സ്റ്റേറ്റുകൾ പങ്കിടാം എന്നതുകൊണ്ട് ടെലിപോർട്ടേഷൻ ഓപ്പൺ സ്പേസ് വഴി നേടാനാകും, അതായത്, കേബിളുകളിലൂടെയോ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിലൂടെയോ വിവരങ്ങൾ അയയ്‌ക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ല.

ഒറ്റ ആറ്റങ്ങളുടെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ ഇതിനകം ടെലിപോർട്ട് ചെയ്‌തിട്ടുണ്ട്. ആറ്റങ്ങളുടെ സ്വാതന്ത്ര്യത്തിൻ്റെ വിവിധ തലങ്ങളിൽ (Degrees of freedom) ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റുകൾ എൻ‌കോഡുചെയ്യാം. ഉദാഹരണത്തിന്, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിന് ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്വാതന്ത്ര്യത്തിൻ്റെ അളവിലോ അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂക്ലിയസിൻ്റെ തന്നെ സ്വാതന്ത്ര്യത്തിൻ്റെ അളവിലോ ക്യൂബിറ്റുകൾ എൻകോഡ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. "ഒരു ആറ്റത്തെ ടെലിപോർട്ട് ചെയ്തു" എന്ന് പറയുന്നത് കൃത്യമല്ല. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയാണു ടെലിപോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. അതുകൊണ്ട് , ഇത്തരത്തിലുള്ള ടെലിപോർട്ടേഷൻ വിജയകരമാക്കാൻ സ്വീകരണ സൈറ്റിൽ ലഭിക്കുന്ന ക്യൂബിറ്റുകൾ പതിപ്പിക്കാൻ തക്കവിധമുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെ ഒരു ശേഖരം ആവശ്യമാണ്.

ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷനെ സാധ്യമാക്കുന്നത് ക്വാണ്ടം എൻ‌ടാംഗിൾമെന്റ് എന്ന തത്വം ആണ്. ഇതുവഴി രണ്ടോ അതിലധികമോ പ്രത്യേക കണങ്ങളെ ഒരു തരം പങ്കിട്ട ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലേക്ക് കൊണ്ടുവരികയാണെകിൽ അവയുടെ ഭൗതിക അളവുകൾ തമ്മിൽ ഒരു അസാധാരണ ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും. യാതൊരുവിധ ഭൗതിക സമ്പർക്കവുമില്ലാത്ത അവസ്ഥയിലും, അളവുകൾ സ്വതന്ത്രമായി തിരഞ്ഞെടുത്തു നടപ്പാക്കുമ്പോഴും ഈ പരസ്പര ബന്ധം നിലനിൽക്കുന്നുവെന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ബെൽ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇവിടെ സ്പേസ്-ടൈമിലെ ഒരു പോയിന്റിൽ നടത്തിയ നിരീക്ഷണം വിദൂരമായ മറ്റൊരു പ്രദേശത്തു നടത്തുന്ന നിരീക്ഷണത്തിന്റെ ഫലങ്ങളെ തൽക്ഷണം ബാധിക്കുന്നതായി കാണാം. പ്രകാശത്തിന് അഥവാ വിവരത്തിന് അത്രയും ദൂരം സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനു മുൻപ് തന്നെ ഈ സ്വാധീനം പ്രകടമാവുന്നു. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതക്ക് (special relativity) വിരുദ്ധമായ ഒരു പ്രതിഭാസമായി തോന്നാമെങ്കിലും അത്തരം പരസ്പര ബന്ധങ്ങൾ വഴി പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയേക്കാൾ കൂടിയ വേഗത്തിൽ ഒരു വിവരവും കൈമാറാനാകില്ല. അതിനാൽ, ടെലിപോർട്ടേഷനു ഒരിക്കലും സൂപ്പർലൂമിനൽ ആകാൻ കഴിയില്ല, കാരണം ക്ലാസിക്കൽ വിവരങ്ങൾ വരുന്നതുവരെ ഒരു ക്വിറ്റ് പുനർനിർമ്മിക്കാൻ കഴിയില്ല എന്നതു തന്നെ.

ബാഹ്യ ലിങ്കുകൾ

• Loophole-free Bell test - Kavli Institute of Nanoscience
• "Spooky action and beyond" – Interview with Prof. Dr. Anton Zeilinger about quantum teleportation. Date: 2006-02-16
• Quantum Teleportation at IBM Archived 2011-01-07 at the Wayback Machine.
• Physicists Succeed In Transferring Information Between Matter And Light
• Quantum telecloning: Captain Kirk's clone and the eavesdropper
• Teleportation-based approaches to universal quantum computation
• Teleportation as a quantum computation
• Quantum teleportation with atoms: quantum process tomography
• Entangled State Teleportation
• Fidelity of quantum teleportation through noisy channels by
• TelePOVM— A generalized quantum teleportation scheme Archived 2020-09-23 at the Wayback Machine.
• Entanglement Teleportation via Werner States
• Quantum Teleportation of a Polarization State
• The Time Travel Handbook: A Manual of Practical Teleportation & Time Travel
• letters to nature: Deterministic quantum teleportation with atoms
• Quantum teleportation with a complete Bell state measurement
• Welcome to the quantum Internet. Archived 2012-11-30 at the Wayback Machine. Science News, Aug. 16 2008.
• Quantum experiments – interactive.
• A (mostly serious) introduction to quantum teleportation for non-physicists