Faster than light communication

Fénysebesség feletti kommunikáció

Hogyan lehetséges fényévek távolából a valós idejű kommunikáció? Tudd meg, hogyan oldotta meg a problémát a zseniális gallentei tudós, Li Azbel, a híres Azbel-Wuthrich kísérlet során A féreglyuk-készítés technikájának elsajátítását követően mindenki úgy hitte, hogy végre megoldódtak a távolsági problémák. Ennek ellenére a kommunikáció továbbra is fénysebességgel történt, és bár a féreglyukak valóban lecsökkentették a távoli régiók közti távolságokat, az interaktív beszélgetés továbbra is lehetetlen maradt. Hamarosan ez lett a mélyűr meghódításának egyik legjelentősebb hiányossága.

Az amarrok sajátították el elsőként az ugrókapuk technológiáját, így ők kerültek elsőként szembe ezzel a problémával. Az állam hatalmas pénzösszegeket fordított a kutatásra, és rengeteg radikális megoldást próbáltak ki, sikertelenül. Végül ezeket leállították, és elfogadták, hogy a fénysebesség feletti kommunikáció elérhetetlen.

Li Azbel és kollégái az első fénysebesség feletti üzenet fogadásánál, bizonyítva ezzel fantasztikus elméletük helyességét Évszázadokkal később a gallenteiek és a caldariak is szembe kerültek a problémával, a Sotiyo-Urbaata meghajtó megalkotását követően. A hajtómű lehetővé tette a két nép rendszereiben a fénysebesség feletti utazást, a meghajtót használó hajók közti kommunikáció azonban lényegében ellehetetlenült. A kutatás serkentése érdekében a gallentei és a caldari kormány is óriási pénzjutalmat ajánlott fel bárkinek, aki elő tudott állni valamilyen megoldással, mely a tudomány történetének legnagyobb hajtóvadászatát eredményezte.

Az amarrokhoz hasonlóan ők is sikertelenül kísérleteztek a különböző megoldásokkal. Végül egy ifjú gallentei nő, Li Azbel állt elő egy oly egyszerű, mégis mélyen az égi fizikában gyökerező megoldással, hogy azt első hallásra mindenki átverésként könyvelte el.

A híres Azbel-Wuthrich kísérlet volt az első, mely sikeresen produkálta a kívánt eredményt. Ezt gyorsan követte az ipari méretű gyártás, mely az egyik legnagyobb tőzsdei rohamhoz vezetett, ahogy vállalatok ezrei terjesztették ki hatókörüket a teljes ismert univerzumra.

A megoldás gyökere egy ősi, csak EPR paradoxonnak nevezett jelenségben rejlik, az elnevezés eredete mára homályba merül. Az EPR paradoxon arról híres, hogy valamilyen módon ellentmond a kvantumfizikának. Konkrétan egy másik régi elméletnek, a Heisenberg-féle határozatlansági relációnak a tévességét jelzi. Ez utóbbi reláció, melyet minden bizonnyal egy helyről vagy személyről neveztek el, azt állítja, hogy egy kvantumrészecske állapotát nem lehet teljes bizonyossággal megállapítani, bármennyire kifinomult mérőberendezést használjunk is. A klasszikus példa erre a szabad részecske sebessége és helyzete: ha meg akarjuk mérni a részecske helyzetét, „látnunk” kell azt, tehát legalább egy fotonnal meg kell világítanunk. Azonban a foton és a részecske ütközésének következtében ez utóbbi sebessége megváltozik, és így lehetetlenné teszi a pozíció mérése előtti sebesség meghatározását.

Az EPR paradoxon szerint készíthetőek olyan összefonódott kvantumállapotú részecskepárok, hogy azok egymás tükörképei legyenek. Például egy (x0, v) és (x0, -v) helyzetű és sebességű részecskepár, tehát egy olyan kettős, melyek egy adott időben ugyanazon helyen vannak, azonban sebességvektoruk ellentétes. Egy idő után a két részecske jelentősen eltávolodik egymástól, és így független méréseket lehet rajtuk végezni. Ez után, ha például megmérjük az A részecske helyzetét és a B részecske sebességét, az EPR paradoxon szerint ez meghatározná mindkét részecske pontos állapotát, és így megsértené a Heisenberg összefüggést.

Li Azbel sejtése a csomóelmélet néhány homályosabb változóját is tartalmazza. Későbbi kísérletek azonban megerősítették a Heisenberg relációt, ezzel sokak meglepetésére feloldva az EPR paradoxont. Matematikailag ez nem okozott semmiféle gondot, mivel a hullámfüggvény a mérés következtében azonnal sajátállapotba ugrott. Fizikailag azonban ezt nehezebb volt megérteni, mivel ez azt látszott sugallni, hogy az állapotváltozás a két részecskében azonnal megtörtént. A jelenség azonnal a fénysebesség feletti kommunikáció kutatásának középpontjába került: az egyik részecskén történő mérés azonnali változást okozna a távoli részecske állapotában, és így egy bitnyi információ átadása vált volna lehetségessé. A részletesebb matematikai analízis azonban kimutatta, hogy a kvantumrészecske statisztikus viselkedése miatt ezzel a módszerrel csupán zajt lehetett átvinni, így évezredekre jegelve az ezzel kapcsolatos spekulációkat.

Li Azbel itt vette elő ismét a problémát, és egyedi szemszögéből vizsgálva azt sikerült áttörést elérnie. Véleménye szerint bár az adás tiszta zaj volt, annak struktúráját fel lehetett használni információ kódolására. És valóban, jól ismert tény, hogy a teljesen kaotikus idő-sorozatot előállító bifurkációs kaszkád is rendelkezik egy, a Feigenbaum konstansok által meghatározott univerzális felépítéssel. A [0,1] intervallumon érzelmezett, logisztikai térképnek nevezett paraméteres függvénycsalád használatával egy paraméter és egy kezdeti feltétel megadásával bármely tetszőleges véletlenszám-sorozat előállítható. Azbel a problémának a másik végét vette elő, azaz hogyan határozható meg egy véges kaotikus sorozathoz tartozó kezdeti feltétel? A jel Shannon információs entrópiáján végzett maximális entrópia-analízissel kifejlesztett egy módszert, mellyel az inverz probléma megoldhatóvá vált. Ezen túl bemutatta, hogy az összefonódott kvantumállapotok mérésének finom modulációjával, azaz a mérési folyamat szándékos zajjal terhelésével adott zajstruktúrákat lehet továbbítani a túloldali részecskék mérésébe.

Az eljárás tehát a következő: Egy bájtnyi információt kódolnak bele a káoszt előállító logisztikai térkép kezdeti feltételébe. Ezt a zajos sorozatot használják az összefonódott állapotú részecskék mérésének modulációjához. Ugyanakkor a túloldalon mérést végeznek a részecskéken és kinyerik a zajt. Maximális entrópia-analízist használva meghatározzák azt a kezdeti feltételt, mellyel a sorozatot generálták, és így visszaállítják az egy bájtnyi információt. Meg kell jegyezni, hogy ekkor a küldött zaj teljesen független a mérttől. Csupán annyi közös van bennük, hogy ugyanazzal a függvénnyel generálódik a zaj, és ez az az információ, ami a távolságtól függetlenül azonnal továbbítódik.

Ahogy azt korábban is állítottuk, ezt az elméleti eredményt eredetileg túlságosan hihetetlennek gondolták. Az Azbel-Wuthrich kísérlet az ősi Aspect kísérlethez nagyon hasonló elrendezést használt, és történelmi jelentőségű volt a pillanat, amikor az első Simley-t :) sikeresen átküldték ezen a csatornán. Ez után kezdődött az ipari aranyláz, hogy ki tudja elsőként ipari méretekben reprodukálni a technikát.

A láz eredménye a jól ismert folyadék-router lett, mely a ma ismert galaktikus kommunikáció építőkövévé vált. Matematikai bonyolultsága ellenére ezen routerek felépítése megtévesztően egyszerű. A gyártás első lépése az összefonódott állapotú részecskék előállítása. Ezt szuperfolyékony hélium 4-el történik, ekkor a Bose kondenzáció miatt lényegében minden hélium atom egyetlen összefonódott állapotba kerül. Egy cseppnyi ilyen hélium 4-est ezután óvatosan kettéválasztanak. Innentől kezdve a két cseppecske, pontosabban az abban található hélium atomok összefonódott állapotban maradnak. Ezután minden cseppet egy külön router dobozba helyeznek, ami az információ kvantumállapotba való kódoláshoz és visszafejtéshez szükséges mérést az atomokon elvégző mechanikát tartalmazza. Innentől kezdve a két router össze van kötve, bárhol is legyenek. Tehát egy űrhajó általában egy router párt vesz egy hálózati szolgáltatótól. Az egyik dobozt az űrhajón helyezik el, míg a másikat a szolgáltató gerinchálózatára helyezik, amely a többi routerhez kapcsolódik. Így lényegében egy decentralizált hálózat jön létre, ahol az üzenet több routeren és szolgáltatón haladhat keresztül. Ez a felépítés hasonló az ősi internet felépítéséhez.

Ezzel a kommunikációs rendszernek az egyetlen korlátja a rendszer csatornakapacitásában van. És valóban, az összefonódott állapotú szuperfolyékony hélium-4 gyártása drága folyamat. Ezen túlmenően az egyes byte-ok átviteléhez nagyszámú atomra van szükség, mivel statisztikailag megfelelő méretű kaotikus sorozatot kell létrehozni. A sorozat miatt a sávszélesség korlátozódik, és csak adott byte/másodperces átviteli sebességet tesz lehetővé. Az elküldött adatmennyiség folyamatosan csökkenti a cseppben rendelkezésre álló összefonódott atomok számát, ezzel korlátozva az egy adott routerrel átvihető teljes adatmennyiséget.

Az FTL kommunikációs szolgáltatók néhány évszázada EVE világának minden szegletében megtalálhatóak. Bár független vállalatok kezében van a szolgáltatás és a routerek, a CONCORD egy albizottsága folyamatos megfigyelés és ellenőrzés alatt tartja a kommunikációs csatornák biztonságának és titkosságának biztosítása érdekében, és hogy gondoskodjanak róla, hogy a vállalatok megfelelően biztosítják a szolgáltatást. A telekommunikációs piacon jelen lévő versenynek köszönhetően a beszélgetés, adattovábbítás és üzletkötés olcsó, hatékony és megbízható, még egymástól fényévekre lévő személyek között is.


Az eredeti mű