Beam me up, Scotty!, ropar kapten Kirk, och i en ljusstråle upplöses kaptenens kropp. Ögonblicket därpå materialiseras samme Kirk på den okända planeten Yonada. Jojo, visst känner du igen den klassiska repliken, och visst känner du till den klassiska tv-serien Star Trek. Men visste du att teleportering eller "transportering" som det kallas i Star Trek, faktiskt numera inte bara betraktas som ren fiktion? Enligt kvantmekanikens mystiska principer är teleportering faktiskt ingen omöjlighet...

Så funkar det
Innan vi på allvar ger oss i kast med den fascinerande kvantmekaniken finns det anledning att precisera vad vi egentligen menar med teleportering. Kortfattat skulle vi kunna beskriva fenomenet som en omedelbar förflyttning mellan punkt A och punkt B, där vi försvinner från punkt A och i ögonblicket efter dyker upp vid punkt B utan att rent fysiskt färdas längs sträckan mellan A och B. För att detta ska fungera måste vi ha en maskin som läser av kroppens beståndsdelar, skickar iväg denna information till en annan plats och återskapar kroppen. Ungefär som en faxmaskin kopierar ett papper, skickar iväg informationen till en annan fax som återskapar originalet. Fast när vi faxar lämnar vi kvar ett original, vilket inte är så praktiskt om vi teleporterar en människa... Därför måste givetvis originalet förstöras i processen. Vilket i sig kan vara knepigt att försvara moraliskt. För i praktiken innebär teleportering enligt denna metod på sätt och vis självmord, där du dödar originalversionen av dig själv och lever vidare som kopia. Dessutom finns det anledning att fundera på om det finns en själ eller inte. Och om denna finns, följer den då med i kopieringsprocessen?

Omöjligt, sa Einstein
Att lämna kvar originalet innebär ett minst lika stort moraliskt dilemma. Och att det inte är så skoj att ha en kopia erfar faktiskt kapten Kirk i ett av de första avsnitten av Star Trek. Den gången (avsnittet heter Enemy Within) är det något fel på Transportern.

När Star Treks Transporter fungerar som den ska trycker Scotty på några knappar och en scanner tar en exakt bild av varje partikel i, till exempel, Kirks kropp. Kroppen bryts ner och informationen om alla molekyler omvandlas till en energistråle av Transporterns "Energizer". Sedan lagras denna information i ett särskilt buffertminne kallat "Pattern buffer" medan platsen dit information skickas förbereds. Slutligen, den mest osannolika fasen i Star Treks variant av teleportering, skickas energistrålen till rätt adress där kroppen slutligen återtar sin ursprungliga form.

När Star Treks skapare, Gene Roddenberry, på 1960-talet skrev in Transportern i tv-seriens manus fanns inte en tanke på att detta någonsin skulle bli verklighet. Vissa källor menar rentav att Transportern uppfanns för att det var ett billigt sätt att göra effektfull tv. Att inför varje avsnitt filma en ny landning med ett skepp på en ny planet var kostsamt och det var betydligt billigare att "beama" ner besättningen på den nya planeten.

Skulle Albert Einstein ha tittat på tv-serien hade han bara skakat på huvudet och skrattat. För enligt hans relativitetsteori kan inget färdas snabbare än ljuset, och det är omöjligt att ena stunden vara här, och andra stunden på andra sidan universum. En annan också viktig invändning mot Star Trek-metoden är att den bryter mot en känd princip inom kvantmekaniken kallad Heisenbergs osäkerhetsprincip.

Partiklar kan ses både som partiklar och som vågor, och för att göra en exakt kopia av en partikel måste du känna till båda dessa egenskaper (massa och rörelse). Men enligt osäkerhetsprincipen är det omöjligt att känna till båda dessa tillstånd samtidigt. Medan du mäter värdena för det ena tillståndet förändras det andra och därmed blir informationen om det andra tillståndet osäkert. Därmed ska det vara helt omöjligt att skapa en kopia av en partikel, vilket givetvis gör det än mer omöjligt att läsa av alla partiklarna i en kropp, lagra informationen, sända i väg den och sedan sätta ihop partiklarna i rätt ordning...

Möjligt, sa Bennett
Länge var Heisenbergs princip tillräcklig för att bortförklara allt vad teleportering heter. Men 1993 lanserade en grupp forskare på IBM ledda av Charles H Bennett ett sätt att komma runt osäkerhetsprincipen. De byggde sin metod på "Einstein-Podolsky-Rosen"-effekten (EPR), ett teorem inom kvantfysiken som de tre fysikerna presenterade på 1930-talet. Enligt detta blir två partiklar som kommer i kontakt med varandra "sammantrasslade". I detta sammantrasslade tillstånd blir de en del av samma kvantsystem och vad du gör med den ena partikeln påverkar omedelbart den andra. När den ena vrids en viss sträcka åt ett håll, vrids den andra i motsvarande grad åt motsatt håll. På så vis bildar de tillsammans ett kvanttillstånd som alltid är konstant.

Det som gör detta extra intressant, och vilket också fick en tvivlande Albert Einstein själv att kalla fenomenet "spöklikt", är att partiklarna påverkar varandra oberoende av avstånd. Du kan alltså skicka den ena partikeln till andra sidan universum och ändå påverka dess egenskaper genom att manipulera den kvarvarande partikeln.

IBM-forskarna insåg att detta sammantrasslade tillstånd kunde användas för en form av teleportering. Genom att sammanföra de sammantrasslade partiklarna med en tredje "budbärarpartikel" ansåg de att det gick att överflytta den ena partikelns alla egenskaper till den andra utan att behöva mäta den ursprungliga partikelns egenskaper. Enligt teorin förstörs dessutom den ursprungliga partikeln i processen.

Att metoden fungerar bevisades 1997 av ett gäng forskare vid universitetet i Innsbruck som lyckades teleportera en ljuspartikels egenskaper cirka 1 meter (se faktaruta). Förflyttningen var omedelbar, helt oberoende av ljusets hastighet. Därmed hade forskarna genomfört världens första teleportering.

Inget för människor
Teoretiskt sett är det alltså fullt möjligt att teleportera partiklar enligt Bennetts metod. Men steget till att teleportera levande organismer är oerhört stort. Bennett själv menar att till och med en teleportering av en enklare organism, som en bakterie, ligger så långt in i framtiden att tanken är meningslös att tänka. Människan är alldeles för komplex, ja så komplex att det krävs 10^32 (en etta följd av 32 nollor) bits för att ge en beskrivning av människan på atomnivå. Räknar vi om detta till cd-skivor får vi så många att vi kan fylla en kub vars sidor är 1 000 kilometer långa.

Och så får vi inte glömma riskerna med teleportering. Vi som har sett Flugan känner till farorna... Nej, för att vi ska våga bli teleporterade måste nog maskinerna bli lika avancerade som Transportern i Star Trek Next Generation. Där är Transportern utrustad med så kallade biofilter som ser till att inga sjukdomar och virusorganismer hänger med i teleporteringen. Då kan vi till och med använda apparaten för att bota sjukdomar!

Tyvärr får vi nog konstatera att teleportering àla Star Trek inte sker inom överskådlig framtid. Däremot tror forskarna att kvantteleportering kan användas till att skyffla data i framtidens oerhört snabba kvantdatorer. Dessutom jobbar forskarna med något som kallas kvantkryptografi och som på många vis låter som alla underrättelsetjänsters våta dröm. För teleporterar du information mellan A och B finns det ingen möjlighet att snappa upp informationen däremellan.

Säkrare krypto än så finns inte.

Av ANDERS ENGSTRÖM,
nyhets- och webbredaktör på M3

Illustratör: Martin Roos

Artikeln återfinns i sin helhet i tidningen M3, nr 1 2002.
Du hittar tidningens webbplats på m3.idg.se.


EN LYCKAD KVANTTELEPORTERING:
1997 lyckades ett gäng forskare vid universitetet i Innsbruck att teleportera en ljuspartikels egenskaper cirka 1 meter. Experimentet utgick från tre partiklar: A, vars egenskaper teleporteras, B, som fungerar som meddelare, och C, som är på en annan plats och ska ta över A:s egenskaper.

1. Först skapades B och C som sammantrasslade partiklar, vilket ger dem motsatta egenskaper.

2. Därefter flyttas C till mottagarplatsen och B förs till sändarplatsen där B sammantrasslas med A. I processen förstörs A samtidigt som denna partikels motsatta egenskaper flyttas över till B.

3. För att B-C ska fungera som en enhet tar C den motsatta egenskapen av B vilket ger C exakt samma egenskaper som A hade. På så vis lyckades forskarna skapa en exakt kopia av A utan att någonsin mäta dess egenskaper.


MER LÄSNING

  • IBM:s forskning:
  • Under Charls H Bennetts ledning lanserade en grupp forskare på IBM en teori om hur kvantteleportering kan gå till. Läs deras teorier på IBM:s webbplats:
    www.research.ibm.com/quantuminfo/teleportation/

  • Centre for Quantum Computation:
  • Vid Oxfords universitet forskas det om kvantdatorer
    och kvantkommunikation. På denna utmärkta
    webbplats hittar du en hel del information om såväl
    kvantdatorer som kvantteleportering och
    kvantkryptografi:
    www.qubit.org

  • Werner Heisenberg:
  • Här kan du läsa mer om den världsberömde fysikernHeisenberg och hans osäkerhetsprincip:
    www.aip.org/history/heisenberg/

  • Star Trek:
  • Tv-serien Star Trek är ett fenomen och givetvis finnsdet tusentals sajter ägnade detta. Här är tre
    välfyllda exempel:
    www.startrek.com
    www.trekweb.com
    www.mediatrek.com

  • Tekniska museet:
  • Just nu pågår faktiskt en utställning på Tekniska museet i Stockholm som handlar om tekniken i tvserien Star Trek:
    www.tekmu.se/utst/StarTrek/