Dũng Virgo
Trong phim khoa học viễn tưởng, một người có thể biến mất ở London rồi xuất hiện vài giây sau tại Tokyo. Ngoài đời, khoa học đã tiến gần hơn một phần đến ý tưởng này, nhưng theo cách khác xa hình dung quen thuộc: các nhà nghiên cứu có thể dịch chuyển trạng thái lượng tử, chứ chưa thể đưa vật chất từ nơi này sang nơi khác.
Sự khác biệt giữa hai khái niệm rất quan trọng. Dịch chuyển lượng tử không biến một cơ thể thành năng lượng rồi tái tạo ở điểm đến. Nó là phương thức truyền thông tin về trạng thái của một hệ lượng tử sang một hệ khác. Quy mô của các thí nghiệm hiện nay vẫn rất nhỏ và được thực hiện trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt.
Dịch chuyển lượng tử thực chất là gì?
Dịch chuyển lượng tử dựa trên rối lượng tử, một hiện tượng trong đó hai hạt có mối liên hệ đặc biệt về trạng thái. Khi được tách ra, mối liên hệ này vẫn tồn tại, cho phép các nhà nghiên cứu khai thác thông tin từ một hạt để xác định trạng thái liên quan của hạt còn lại.
Có thể hình dung đơn giản bằng hai phong bì chứa hai lá bài khác màu. Một phong bì được gửi đi xa, phong bì kia ở lại. Nếu mở phong bì của mình và thấy lá bài màu đỏ, bạn biết phong bì còn lại có lá bài màu xanh. Đây chỉ là ví dụ minh họa thô sơ, bởi rối lượng tử phức tạp hơn rất nhiều và không thể được giải thích hoàn toàn bằng cách so sánh với những vật thể thông thường.
Trong quy trình dịch chuyển lượng tử, các nhà khoa học không chuyển nguyên hạt ban đầu đến nơi mới. Thay vào đó, họ sử dụng mối liên hệ giữa những hệ lượng tử để truyền thông tin về trạng thái. Nói cách khác, thứ đi qua khoảng cách là thông tin lượng tử, không phải vật chất cấu thành hạt.
Các thí nghiệm đã chứng minh rằng trạng thái lượng tử có thể được truyền giữa những vị trí cách xa nhau. Một số thử nghiệm còn thực hiện việc truyền thông tin giữa Trái Đất và vệ tinh ở độ cao hàng trăm km. Thành tựu này cho thấy dịch chuyển lượng tử đã rời khỏi phạm vi lý thuyết, dù vẫn còn cách rất xa một cỗ máy dịch chuyển trong đời thực.
Khoảng cách giữa một hạt và một con người
Con người cũng là một hệ vật chất, nhưng đây chính là nguyên nhân khiến bài toán trở nên gần như không thể xử lý bằng công nghệ hiện tại. Cơ thể người chứa khoảng 7 octillion nguyên tử. Mỗi nguyên tử lại có vị trí, mức năng lượng và những đặc tính lượng tử riêng cần được xem xét nếu mục tiêu là tái tạo chính xác.
Để “dịch chuyển” một người theo nghĩa lý thuyết, hệ thống sẽ phải ghi lại lượng thông tin khổng lồ liên quan đến cơ thể, truyền dữ liệu ấy đến một địa điểm khác và dùng nó để tái tạo một cơ thể tương ứng. Chỉ riêng bước thu thập, lưu trữ và xử lý dữ liệu đã vượt xa năng lực của các hệ thống hiện nay.
Thách thức không chỉ nằm ở số lượng dữ liệu. Trạng thái lượng tử không thể được quan sát giống như chụp một bức ảnh của một chiếc ghế hay quét một vật thể bằng máy 3D. Việc đo một hệ lượng tử có thể làm thay đổi, thậm chí phá hủy trạng thái ban đầu. Vì thế, việc “đọc” toàn bộ thông tin lượng tử của cơ thể người không phải là thao tác đơn giản có thể thực hiện mà không ảnh hưởng đến đối tượng.
Ba rào cản lớn của ý tưởng dịch chuyển con người
1. Khối lượng thông tin khổng lồ
Một con người không chỉ có hình dáng bên ngoài. Cơ thể được tạo nên từ số lượng nguyên tử cực lớn, với các đặc điểm khác nhau trong từng thời điểm. Muốn tạo ra một bản sao giống hệt, hệ thống phải biết chính xác thông tin cần thiết của từng thành phần và mối liên hệ giữa chúng.
Vấn đề là công nghệ hiện tại chưa thể thu thập đầy đủ loại dữ liệu đó, càng chưa thể xử lý và truyền đi với độ chính xác cần thiết. Ngay cả khi bỏ qua những trở ngại về thiết bị, quy mô tính toán và lưu trữ vẫn là một bài toán khổng lồ.
2. Phép đo có thể làm thay đổi trạng thái ban đầu
Trong thế giới lượng tử, đo lường không giống với việc quan sát một vật thể ở quy mô đời thường. Khi cố gắng xác định trạng thái của hệ, quá trình đo có thể tác động trực tiếp lên hệ đó. Điều này khiến ý tưởng quét toàn bộ cơ thể rồi giữ nguyên bản gốc trở nên đặc biệt khó khăn.
Nói cách khác, không thể đơn giản đặt một người vào thiết bị, đọc mọi thông tin cần thiết và xem dữ liệu ấy như một bản thiết kế hoàn hảo mà không phải đối mặt với giới hạn của cơ học lượng tử.
3. Vấn đề bản gốc và bản sao
Giả sử một ngày nào đó máy móc có thể tạo ra một cơ thể giống hệt tại điểm đến. Người xuất hiện ở Tokyo sẽ là người đã bước vào thiết bị tại London, hay chỉ là một bản sao có cùng ký ức, ngoại hình và đặc điểm sinh học?
Câu hỏi trở nên nghiêm trọng hơn nếu quá trình tạo bản sao đồng nghĩa với việc bản gốc không còn tồn tại. Khi đó, khái niệm “du hành” có thể được nhìn nhận theo hai cách: một cá nhân thực sự di chuyển qua không gian, hoặc một bản sao hoàn hảo được tạo ra sau khi sự tồn tại của bản gốc chấm dứt.
Dịch chuyển được trạng thái lượng tử không đồng nghĩa với việc dịch chuyển được vật chất, cơ thể hay ý thức của một con người.
Vật lý hiện nay chưa đưa ra câu trả lời thống nhất cho vấn đề danh tính này. Đây là điểm giao giữa khoa học, triết học và cách con người định nghĩa sự liên tục của bản thân.
Dịch chuyển lượng tử có ích gì nếu không đưa người đi?
Việc chưa thể dịch chuyển con người không khiến nghiên cứu này trở nên vô nghĩa. Dịch chuyển trạng thái lượng tử có thể trở thành một thành phần trong các hệ thống truyền thông lượng tử tương lai. Những mạng lưới như vậy được quan tâm nhờ khả năng cung cấp đặc tính bảo mật khác với phương thức liên lạc truyền thống.
Đây cũng là một hướng nghiên cứu có liên quan đến máy tính lượng tử. Thay vì xử lý thông tin theo cách của máy tính thông thường, máy tính lượng tử khai thác các đặc tính của hệ lượng tử để thực hiện những dạng tính toán khác.
Ở góc độ hạ tầng, việc nghiên cứu truyền thông tin giữa Trái Đất và vệ tinh cũng gợi mở vai trò của các mạng lưới kết nối không gian trong tương lai. Những dự án như Amazon Kuiper và mạng vệ tinh thuộc một hướng phát triển khác, nhưng cho thấy nhu cầu truyền dữ liệu qua khoảng cách lớn đang ngày càng được chú ý.
Khoa học đã đi đến đâu?
Thành tựu hiện nay nên được hiểu là bằng chứng cho khả năng truyền thông tin lượng tử giữa các hệ phù hợp, không phải bằng chứng về một thiết bị có thể làm vật thể biến mất rồi xuất hiện nguyên vẹn ở nơi khác.
Các thí nghiệm vẫn tập trung vào những hệ lượng tử rất nhỏ, trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Khoảng cách từ một trạng thái lượng tử đến một cơ thể sống gồm hàng octillion nguyên tử không chỉ lớn về quy mô mà còn kéo theo hàng loạt vấn đề chưa được giải quyết về đo lường, tái tạo vật chất và bản chất của danh tính.
Vì vậy, viễn cảnh một người bước vào “buồng dịch chuyển” ở London và tỉnh dậy tại Tokyo vẫn thuộc về tương lai rất xa. Điều thực tế hơn là các nghiên cứu hiện tại sẽ đóng góp cho truyền thông lượng tử, máy tính lượng tử và những công nghệ xử lý thông tin mới.
Dịch chuyển lượng tử đã đưa một phần nhỏ của ý tưởng khoa học viễn tưởng vào phòng thí nghiệm. Nhưng để biến nó thành phương tiện di chuyển cho con người, khoa học không chỉ cần giải bài toán kỹ thuật. Câu hỏi căn bản hơn vẫn là: nếu một bản sao hoàn hảo xuất hiện ở nơi khác, điều gì khiến bản sao đó thực sự là “chúng ta”?
Sạc nhanh 240W trên smartphone Trung Quốc hoạt động ra sao?
Claude phát hiện hệ thống DNA lặp mới mang tên ART
Não người có thể hình thành từ hai hệ thần kinh cổ đại
Nếu không có Thomas Edison, công nghệ hiện đại sẽ ra sao?
Chiếc túi sách tiết lộ cách Bill Gates học hỏi và thành công
Cụ bà hồi tỉnh trong quan tài rồi qua đời hai ngày sau
Bánh nướng hay bánh dẻo: Điều gì quyết định vị ngon?
