In der Science-Fiction-Serie Star Trek ist Teleportation ein normaler und wichtiger Vorgang. Aber wie viel Zeit und Energie sind erforderlich, um die Daten zu übertragen, die für die Teleportation eines Menschen gebraucht werden? Die Physik-Studenten James Nelms, Declan Roberts, Suzanne Thomas und David Starkey haben die Antwort auf genau diese Frage berechnet.
Eine Gruppe von vier Master-of Physics-Studenten hat berechnet, dass die benötigte Energie, um eine Person zu teleportieren, von der Bandbreite abhängt. Das bedeutet, eine Verkürzung der Dauer würde einen Anstieg des Energieverbrauchs nach sich ziehen. Die Abhandlung mit dem Titel “Travelling by Teleportation” wurde in der neuesten Ausgabe des Journal of Physics Special Topics von der University of Leicester veröffentlicht.
Das Journal erscheint jährlich und beschäftigt sich mit kurzen Original-Abhandlungen von Studenten im letzten Jahr ihrer vierjährigen Ausbildung zum Master-of-Physics-Abschluss. Die Studenten sind angehalten, fantasievolle Themen zu wählen und ihr Ziel ist es, etwas über die Aspekte der Veröffentlichung und Begutachtung zu lernen. In dieser speziellen Abhandlung untersuchten die Studenten die Teleportation eines Menschen von einem Ort auf der Erdoberfläche zu einem Ort auf einer kreisförmigen Umlaufbahn direkt darüber.
Um den Teleportationsprozess zu beginnen, muss jeder Mensch, der teleportiert werden soll, in übertragbaren Daten vorliegen. Auf grundsätzlicher Ebene würden die übertragbaren Daten eines Menschen durch die DNA-Paare repräsentiert werden, aus denen die Genome in jeder Zelle bestehen (welche die Gesamtheit der Erbinformationen eines Organismus enthalten). Die Gesamtmenge der Daten in jeder Zelle wurde auf annähernd 1010 Bits berechnet und eine Zelle enthält genug Informationen, um jeden anderen Zelltyp des Körpers zu replizieren. Der mentale Wiederaufbau einer Person ist nicht so einfach. Man benötigt die kompletten Informationen aus dem Gehirn des Reisenden, was den gesamten Informationsgehalt auf etwa 2,6 * 1042 Bits erhöht.
Nachdem die Studenten die grundlegenden Daten für einen Menschen berechnet hatten, waren sie in der Lage, sowohl die Zeit als auch die Energie zu berechnen, die für die Teleportation eines Menschen von der Erde zu dem ausgewählten Punkt im Weltraum benötigt werden würden. Sie fanden heraus, dass die Zeit für eine komplett erfolgreiche Teleportation eines Menschen von der Erde in den Weltraum problematisch war. Eine Bandbreite von 29,5 bis 30 Gigahertz vorausgesetzt, würde die Datenübertragung tatsächlich bis zu 4,85 * 1015 Jahre dauern. Das Universum wird auf ein Alter von etwa 14 Milliarden (14 * 109) Jahren geschätzt. Damit würde es rund 350.000 Mal länger als das Alter des Universums dauern, um die Informationen eines einzelnen Menschen zu transportieren – wahrscheinlich ginge es schneller zu Fuß.
Die Berechnungen zeigten, dass die erforderliche Energie für die Teleportation einer Person von der Bandbreite abhängt – eine Abnahme der Zeit führt zu einem Anstieg des Energieverbrauchs. Unglücklicherweise ist eine schnelle und energetisch günstige Teleportation für uns momentan jenseits unserer Möglichkeiten und das wird sie auch noch eine lange Zeit bleiben.
Einer der Studenten, David Starkey, meinte zu dem Artikel im Journal of Physics Special Topics: “Wir entschieden uns, die Machbarkeit der Teleportation als Alltagsreisemöglichkeit zu erforschen. Wir setzten mehrere Näherungswerte ein, um die benötigte Datenmenge zur Speicherung eines menschlichen genetischen Codes und der neuralen Informationen in Bits zu bestimmen, außerdem das Signal-Rausch-Verhältnis der typischen Übertragungsausrüstung. Wir setzten auch voraus, dass die maximale Datensamplingrate – das Nyquist-Limit – sowohl vom Sender als auch vom Empfänger erreicht wird. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Zeitskalen für die vollständige Teleportation eines Individuums ein wenig zu lang sind. Derzeitige Reisemöglichkeiten bleiben praktikabler.”
Kursleiter Dr. Mervyn Roy, ein Lektor am Department of Physics and Astronomy der University of Leicester, sagte: “Viele der im Journal veröffentlichten Abhandlungen beschäftigen sich mit unterhaltsamen Themen oder sind etwas unorthodox. Unsere vier Jahre bringen nichts, wenn sie nicht kreativ sind. Aber um ein forschender Physiker – in Industrie oder Wissenschaft – zu sein, muss man etwas Vorstellungskraft zeigen, über den Tellerrand hinaus schauen und dies ist sicherlich etwas, das die Studenten durch diese Einheit lernen können.”
“Die meisten unserer Master-Studenten hoffen, eine Karriere in der Forschung zu machen, wo sie viel Zeit mit wissenschaftlichen Veröffentlichungen verbringen werden – das Schreiben und Einreichen von Abhandlungen, sowie das Schreiben und Reagieren auf Gutachten. Dies ist ein anderes Gebiet, bei dem die Einheit wirklich hilft. Weil Physics Special Topics genau wie ein professionelles Journal betrieben wird, bekommen die Studenten die Möglichkeit, all die Fähigkeiten zu entwickeln, die sie brauchen werden, wenn sie später im Leben mit angesehenen Magazinen wie Nature oder Science zu tun haben.”
(THK)
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