Pull to refresh

Две грани телепортации

Техносерв corporate blog

Источник


«Существует два способа стать счастливым: улучшить реальность или снизить ожидания».
Из напутствия молодоженам


Практическое использование телепортации сильно облегчает написание фантастических произведений. Зашел в кабинку нуль-транспортировки, набрал координаты точки во Вселенной и уже выходишь в нужном месте. Но пока не получается, однако… Поговорим сегодня о двух гранях телепортации – реальной физической и виртуальной.


Начнем с физики: телепортация фотонов и квантовая запутанность


Если обратиться к физике, то с телепортацией фотонов, кажется, что-то получилось. И это что-то сразу же взяли на вооружение связисты потому что это поможет создать неуязвимые к погоде и другим условиям сети связи. А если точнее — основной целью квантовой телепортации в настоящее время является создание абсолютно неуязвимых для перехвата сетей связи.


Если выражаться точнее, в такой линии связи передается лишь точная копия фотона, а не сам фотон. А если еще точнее, то подобной телепортацией называется факт передачи на расстояние не самого физического объекта, а его состояния. Речь идет о физическом явлении под названием "квантовая запутанность". Это явление заключается в том, что в одной точке пространства и времени возникают две идентичные частицы, фактически имеющие одно существование. Запутанность продолжается даже после того, как частицы — в данном случае фотоны — разделяют друг от друга. И если изменяется состояние одного из фотонов, находящийся в другой точке "фотон-близнец" меняется точно так же. Аналогично — если с запутанной парой начинает взаимодействовать третья частица, то изменения, которые происходят в одной из них, зеркально отражаются в ее "близнеце".



Источник


Физика элементарных частиц изучает запутанность квантовых состояний на основании спина (вращения) элементарной частицы, и квантовая спутанность определяется по разному спину. В процессе наблюдения за объектами учёные увидели, что может существовать только два спина – вдоль и поперёк. Как ни странно, в других положениях частицы наблюдателю не «позируют». Иначе, представим, что у вас в руках две коробки. В каждой из них лежит по одному мячу с полосой. Теперь одну коробку отдаём космонавту, и он, к примеру, улетает с ней на Марс. Но как только вы открываете коробку и видите, что полоса на мяче горизонтальна, то в другой коробке мяч автоматически будет иметь вертикальную полосу. Это и есть, так сказать, квантовая запутанность, когда один объект предопределяет положение другого.


Существует, правда и другое объяснение принципа квантовой связи, когда микрочастицы, имеющие двойственную природу (как частицу и как волну) считаются частью мирового эфира, состоящего из безграничного набора энергетических «морей». Море, как известно, может находиться в движении в виде видимых волн и в виде капель. Точно так же и все элементарные частицы могут быть просто морем (её составляющей неотъемлемой частью) или же отдельной частицей – каплей. Принцип квантовой запутанности можно понять, если брать в учёт то, что элементарные частицы находятся в виде волн. Не имея определённого местоположения и характеристик, обе частицы пребывают в океане энергии. В момент появления наблюдателя волна «превращается» в доступный осязанию объект. Вторая частица, соблюдая систему равновесия, приобретает противоположные свойства. Если кто-то попытается перехватить информацию в такой сети, этого нельзя не заметить, потому что сам факт наблюдения за такой квантовой системой меняет ее состояние, что превращает ее в идеальный защищенный канал связи. Поскольку данное объяснение либо слишком просто, либо противоречит принятой картине мира, либо просто не додумано до конца, ученые предпочитают оперировать спином.


«Вначале было слово»


Кстати, явление квантовой запутанности в начале прошлого века изучалось Эйнштейном, Бором, Максвеллом, Бойлем, Беллом, Планком и многими другими физиками. На протяжении двадцатого века по всему миру активно изучали это и экспериментировали тысячи учёных.


В XXI веке от изучения перешли к практике, и квантовые линии связи на базе спутанных фотонов начали работать на метрах, километрах, а потом на десятках и сотнях километров. А потом и на тысячи километров, воочию демонстрируя перспективные возможности подобного способа связи. Что наиболее интересно, так это то, что принцип квантовой запутанности может быть использован для передачи информации на большие расстояния мгновенно, что, казалось бы, противоречит теории относительности Эйнштейна. Как известно, последняя гласит, что максимальная скорость перемещения равна скорости света – триста тысяч километров в секунду. Однако, в случае квантовой запутанности речь не идет о физическом перемещении фотона, а лишь о передаче информации о его состоянии. Однако же подобная передача информации таки оставляет возможность существования физической телепортации, поскольку, говорят, все в мире – информация. В том числе и материя. Да и к тому же «вначале было слово»… К такому выводу пришла квантовая физика, у которой существуют противоречия с теорией относительности, над ликвидацией которых ныне продолжают сражаться физики. В общем, в 2008 году на основании теоретической базы данных физикам удалось увидеть квантовую спутанность невооружённым глазом, после чего каждый год мы слышали – а теперь удалось передать таким образом информацию еще в несколько раз дальше.



Источник


Быть может, это в очередной раз демонстрирует, что прогрессивное человечество находится на пороге великих открытий – перемещения в пространстве и во времени. И основной вопрос к нему – не будет ли это нужно ему для того, чтобы еще эффективнее уметь «мочить» друг друга в этом (или в том) пространстве и времени. Второй вопрос – уж не из того ли, что время во Вселенной дискретно, мгновенное перемещение на огромные расстояния даёт возможность попадать в различную плотность времени (о чем, говорят, свидетельствуют гипотезы Эйнштейна и Бора). Но по сравнению с первым вопросом, этот, наверное, пока не столь значителен. Хотя, возможно, в будущем положительный ответ на него станет такой же реальностью, как, к примеру, мобильный телефон сегодня. Однако вернемся к реальности.


Начало квантового интернета


Запущенный в 2016 году китайский спутник Micius массой более 600 кг был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 494,8–511,1 км при помощи ракеты-носителя «Чанчжэн-2D» (также известной как Long March, или «Великий поход»). Спутник оснащен экспериментальным оборудованием: излучателем пар запутанных фотонов и высокоскоростным когерентным лазерным передатчиком. Недавно успешно завершились орбитальные испытания, и был установлен новый рекорд квантовой связи между двумя наземными станциями, удаленными друг от друга на 1203 км. Ученые сумели наладить генерацию 4000 пар квантозапутанных фотонов в секунду в своей лаборатории в Тибете и переслать по одному фотону из каждой пары с помощью луча света, направленного на приемник спутника. На спутнике установлен сверхчувствительный детектор, способный регистрировать квантовые состояния отдельных фотонов, поступающих с Земли. Затем наземные станции использовали эффект квантовой телепортации для обмена зашифрованными сообщениями через спутник. Аппарат стоимостью около 100 млн долларов США создан в рамках проекта QUESS (Quantum Science Satellite). Специалистам из объединенной группы Китайской и Австрийской академий наук потребовалось почти 14 лет, чтобы достичь этого результата. Потенциально запуск подобных спутников открывает возможность создания глобальных систем связи, защищенных от перехвата на уровне физических принципов. Эксперимент уже окрестили «началом квантового интернета».



Источник


Параметры орбиты спутника были выбраны так, чтобы спутник появлялся в одном и том же месте каждую ночь. Наземные станции отслеживали спутник и устанавливали с ним оптические линии связи для приема одиночных запутанных фотонов. Спутник вели три оптических телескопа в Делинге, Лицзяне и Наньшане. Согласно существующим планам, Micius станет первым аппаратом в глобальной сети квантовой связи, которую в КНР намерены создать к 2030 году. Одна из задач его научной миссии — квантовая передача информации по защищенному от перехвата каналу связи между Пекином и Веной.


Сигнал от Micius шел через атмосферу и был одновременно принят двумя наземными станциями. Если бы для связи использовалось оптоволокно длиной 1200 км для распределения пар запутанных фотонов на Земле, то из-за потери мощности сигнала с увеличением расстояния передавать удавалось бы только одну пару в секунду. Зато использование спутника позволяет преодолеть этот барьер, и, как утверждают китайские специалисты, скорость распределения фотонов удалось увеличить на 12 порядков по сравнению с прежними технологическими достижениями.


Как сообщает американский журнал Defense News, Пентагон вместе с оборонными исследовательскими организациями довольно успешно ведут разработку новейшей системы связи на базе квантовой телепортации, с помощью которой, как мы уже знаем, можно будет передавать по всему миру сообщения со скоростью более скорости света. Система связи сможет обеспечить полнейшую конфиденциальность данных, и определить местонахождение отправителя и получателя также будет невозможно.


Передающий аппарат будет похож на портативный компьютер или же на самый обычный мобильный телефон, и уже изготовлен опытный образец, способный обеспечивать передачу данных на расстояние не более 40 км. Говорят, что через 10 лет расстояние для телепортации не будет иметь совершенно никаких пределов, а сама создаваемая сеть связи является лишь частью работы по созданию квантового компьютера, который одновременно сможет производить множество вычислений со скоростью, которая и не снилась компьютерам современным. Как водится, все подробности данной разработки строго засекречены.


Другой путь к телепортации – виртуальная реальность


Из всего сказанного выше следует, что о телепортации каких-либо крупных материальных объектов речь пока не идет. А нет ли других путей к телепортации?
Ну что же, если не получается реализовать телепортацию, можно ее себе вообразить, используя технологии виртуальной реальности. Желающие найдутся, и все будет как в известной песне: «Пока Земля еще вертится (с этим трудно спорить), пока еще ярок свет (собственно, можно и изображение сделать в 8К), Господи, дай же ты каждому (то есть каждому по потребностям), чего у него нет…».


Пару лет назад технический директор Facebook Майк Шрепфер объявил о планах компании к 2025 году «фактически создать телепорт». «Речь идет об устройстве, которое позволит вам оказаться там, где вы хотите, с тем, с кем вы пожелаете, независимо от географических границ», — цитировал Business Insider его выступление перед открытием ежегодной технологической конференции Web Summit в Дублине. А в Сан-Франциско на конференции разработчиков Facebook F8 глава и владелец компании Марк Цукерберг также рассказал о создании станции телепортации. Пусть это и не «телепортация» в традиционном понимании, но Facebook собирается улучшить технологию виртуальной реальности, добавив некое подобие физической обратной связи, обманывая тем самым чувства человека и заставляя его думать, что он находится там, где его на самом деле фактически нет.



Источник


Сегодня многие компании видят в системах виртуальной реальности возможность предложить уникальные сервисы и получить новые источники прибыли, но подходы при этом у всех разные. Разработчики игр развивают идею полного погружения в игровой процесс, отдельные фирмы продвигают концептуально новые системы обучения в виртуальной реальности, а Google пытается создать эффект присутствия в любой точке на карте с помощью панорамного видео. Ну а анонсированный сервис Facebook ближе всего к последнему варианту.


Три задачи виртуальной реальности


При этом для достижения указанной выше цели необходимо решить три задачи, из-за нерешенности которых, собственно, вся создаваемая в мире виртуальная реальность воспринимается пока что как «подделка». Разумеется, для этого будут проведены дальнейшие усовершенствования шлема виртуальной реальности Oculus, производителя которого Facebook приобрела летом 2014 года за 2 млрд долларов США.


Помимо этого, прежде всего, необходимо дать возможность пользователю видеть себя в виртуальной реальности. К примеру, трогая что-то руками, он должен, как минимум, видеть эти руки. Во второй половине прошлого года Facebook планировала выпустить контроллеры Oculus Touch, которые смогли бы отслеживать движения рук пользователя и позволить ему взаимодействовать с другими объектами виртуального мира. Кроме того, Oculus тестирует взаимодействие датчика давления с камерой, чтобы снять данные о выражении лица. В результате аватар пользователя в виртуальной реальности будет изображать те же эмоции, которые он проявляет в реальном мире.



Источник


Следующей задачей является точная имитация окружающего пользователя пространства. Для решения этой задачи Oculus приобрел в мае 2015 года компанию Surreal Vision, которая занимается технологиями компьютерного зрения. Перед специалистами была поставлена цель смоделировать окружающий мир и встроить эту картинку в виртуальную реальность в реальном времени. Эта технология пока находится на ранних этапах, и, по словам Шрепфера, уже открываются «огромные» возможности.


Еще одной проблемой, которую надлежит устранить, является создание пользователями собственных виртуальных миров. Для этого в комплекте с контроллерами Touch будет поставляться программа Medium, которая позволит пользователям проектировать трехмерные объекты.


«Станция телепортации»


Футуристическое название «станция телепортации» было выбрано для технологии виртуальной реальности, разработанной совместно с Oculus VR. Она проходит апробацию на территории исследовательского центра компании. Созданная в Facebook «станция телепортации» создаёт эффект перемещения в другое место, транслируя круговую панораму (360°). Причём, человек может не только оглядеться по сторонам, но и посмотреть в небо или себе под ноги. Правда, если небо уже выглядит исключительно реалистично, то внизу пока отображаются не ноги. Во время конференции для демонстрации новой технологии всех желающих «переместили» из конференц-зала в Сан-Франциско в штаб-квартиру компании, расположенную в Менло-Парк (округ Сан-Матео штата Калифорния).



Источник


«Оглядываясь вокруг, я мог пройти через центральный двор в кампусе Facebook и увидеть, как одни инженеры и разработчики целеустремленно ходят от здания к зданию, в то время как другие потягивают кофе в тени зонтиков», – описывал свои ощущения журналист издания Slashgear, испытавший прототип «станции телепортации» на конференции. По его словам, панорама впервые стала отображаться очень натурально и гладко – без рывков, эффекта дрожания, геометрических искажений и других артефактов. После «перемещения» визуально всё выглядит максимально реалистично. Однако очарование проходит при попытке дотронуться до любого предмета. В текущей версии «станция телепортации» не позволяет взаимодействовать с виртуальными предметами, хотя, например, уже существуют другие разработки с соответствующими решениями в виде перчаток и «бесконечной всенаправленной беговой дорожки для систем виртуальной реальности.


Достигается «телепортация» за счёт использования модифицированного шлема Oculus Rift, нашпигованного двадцатью четырьмя камерами, а также многочисленными датчиками на базе микроэлектромеханических систем (MEMS), определяющих положение головы пользователя, текущую скорость и направление её перемещения в пространстве. На самом деле здесь нет каких-то уникальных ноу-хау – всё дело в исключительной точности работы системы и высочайшем уровне детализации. Именно они создают эффект перемещения в другое место, ощущаемый как телепортация.


Ожидается, что пока основной областью применения «станции телепортации» станут трансляции панорамного видео со спортивных и телешоу, выполнение трюков от первого лица, а также видовые зарисовки самых красивых мест планеты, которые вряд ли большинство из нас сможет посетить лично. В Facebook готовы представить версию 3D-панорам в своей социальной сети. Посмотреть их можно будет с помощью шлема Oculus Rift или Samsung Gear и специализированного приложения.


Конечной целью Facebook будет появление демократичной информационной сферы, в которой люди из любого уголка мира смогут виртуально перемещаться в любое место и делать там, что им захочется. Можно будет встраивать окружающее человека пространство в виртуальную реальность и появление возможности манипулировать объектами, которых не существует на самом деле.


Например, и даже прежде всего — в играх. Игроки больше не будут пассивными наблюдателями, они станут активными участниками процесса своего рода телепортация человека в игровое пространство и получат, все, что захочется.


Хотят ли игроки полностью погрузиться в виртуальную реальность? Ощущать все то, что они переживают в игре, при помощи жилета с технологией передачи тактильных ощущений, держать в руках оружие и касаться предметов благодаря специальным VR-перчаткам? – Пожалуйста. А система Ambiotherm, разработанная в Национальном университете Сингапура, позволит ощутить даже дуновение ветра благодаря двум вентиляторам и изменение температуры за счет модуля, расположенного на затылке.


Игровое пространство виртуальной реальности расширяется от игровой комнаты до целого дома, скоро появятся виртуальные летающие машины и домашние роботы. Для их реализации требуются новые технологии. В том числе и те, что были анонсированы компанией Facebook.


3D-сканирование


Конечно, до всего заявленного выше предстоит еще много работы. Она идет везде, в том числе и в нашей стране. К примеру, в технополисе «Москва» внедряются уникальные технологии по производству всевозможных устройств, которые также создадут альтернативу телепортации. В частности, теперь при сооружении различных объектов, мостов, домов, для чёткого понимания, как именно объект должен быть построен, применяется 3D-сканирование. 3D-копии человеческой фигуры делаются за 30 секунд, и за это время объект должен стоять неподвижно, пока вокруг него вращаются сенсоры – глубины и цветной камеры. Сенсоры глубины захватывают геометрию, камера – цвет объекта.



Источник


За полминуты устройства делают около 4000 фото, ещё минуту занимает реконструкция модели, показывающей объект в мельчайших деталях. Сперва выстраивается геометрия из облака точек, затем накладывается цветовая информация – текстура, и всё, вы можете посмотреть на экране на свою 3D-модель. Эта модель может быть отправлена в другие миры или же просто в магазин одежды. Уже существуют цифровые примерочные, когда вы приходите в торговый центр, заходите в сканер, система снимает с вашего тела почти 200 параметров, которые сопоставляются с размерной линейкой производителя одежды. Через пару минут у вас в телефоне – список вещей, которые точно подходят по вашим размерам, и вы можете их выбирать и покупать.


Виртуальная жизнь


Но еще более захватывающие перспективы, конечно же, откроются благодаря интернациональной армии разработчиков в предоставлении возможности виртуально перемещаться в любое место и реализовывать там свои желания (над тем, как это скажется на туристическом трафике, наверное, еще никто не думал). Сколько недовольных собой, другими или миром вокруг смогут, наконец-таки, отправиться туда, где им будет хорошо. Или самим создать мир, в котором им будет сытно и комфортно. И очень может быть, что далеко не все захотят оттуда возвращаться, что может стать серьезной проблемой будущего человечества, предвидеть кое-какие аспекты которого можно уже сегодня. Взять хотя бы скандальный факт из жизни одного из самых продвинутых и цифровизированных обществ на планете – японского — где уже половина граждан остаются девственниками к 30 годам жизни из-за легкодоступных манг, хентаев, и прочей продукции виртуального разврата, не считая уже выходящих на рынок соответствующих роботов-андроидов. В Китае игровых наркоманов, которым для игровой зависимости хватило даже «невиртуальной» реальности, уже лечат в спецзаведениях.


Зато скольким честолюбцам можно дать что-то возвышенное, скольким оппозиционерам можно дать возможность «порулить», скольких политиков можно окунуть в разные грани их политики, скольким эгоистам можно дать возможность подгрести под себя материальные ценности, скольких маньяков лишится реальная жизнь на радость гражданам и полиции, скольким одиноким сердцам можно будет подобрать подходящую половину.


Только кто их будет кормить у нас здесь, пока они будут там?


Господи, дай же ты всем понемногу…


И не забудь про меня.


Автор публикации:
Александр ГОЛЫШКО, системный аналитик ГК «Техносерв»


По материалам: BBC.com, Gridder.ru, Facebook.com, computerra.ru, habrahabr.ru, fb.ru, portalinweb.com, iq.intel.ru, chudesamag.ru, Франсуа Вийон, Булат Окуджава.


Статья была опубликована в журнале «Радио».

Tags:телепортациявиртуальная реальностьцифровизацияфотоныквантовая запутанностьлинии связибудущее связи
Hubs: Техносерв corporate blog
Total votes 14: ↑10 and ↓4 +6
Views10.9K

Comments 76

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.

Information

Founded
Location
Россия
Website
www.technoserv.com
Employees
1,001–5,000 employees
Registered