29 619 subscribers

А знаете ли вы, как работает квантовый телепорт?

737 full reads
А знаете ли вы, как работает квантовый телепорт?

Мечты о телепортах могут возникать в нашей жизни в самые разнообразные ситуации: например, от момента ожидания на остановке маршрутки или автобуса в зимние холода до мыслей о путешествиях в другие галактики и даже вселенные.

Когда мы слышим слово «телепортация», мы сразу представляем мгновенное перемещение себя, своего тела, в другое место, будь то иной район, город, континент или даже планета. Возможна ли такая «магия» в реальности? Ответ на подобный вопрос может дать в настоящее время только квантовая физика.

Немного юмора)
Немного юмора)

В квантовой физике есть понятие о телепортации, но оно несколько иное, не такое, какое мы себе представляем в классическом варианте. По сути, человек, как и любое другое существо, является определённой системой квантовых состояний, поэтому при совершении квантовой телепортации на необходимое расстояние перемещается не сам физический объект, а лишь его квантовое состояние, иными словами: «Не перенести меня, а перенести информацию обо мне».

Альберту Эйнштейну квантовая механика совершенно не нравилась и считал он её ошибочной теорией. Не зря говорится, что в мире всё взаимосвязано и запутано друг с другом. Если в классической физике есть понятие наблюдателя, который не вмешивается в процесс, когда проводит какой-либо опыт, а лишь смотрит на всевозможные эффекты и результаты, то в квантовой механике уже никто не может быть сторонним наблюдателем: наблюдение уже является взаимодействием с окружающим миром – в квантовых системах человек – это непосредственный участник любого процесса.

"Бог не играет в кости"
"Бог не играет в кости"

Строится квантовая телепортация на основе квантовой запутанности: в квантовых масштабах частицы могут быть взаимосвязаны между собой так, что, если вы будете измерять свойства одной частицы, то этот процесс мгновенно повлияет на другую частицу, и не важно, какое расстояние между ними. Казалось бы, неужели это может быть быстрее скорости света? Пока учёные склоняются к мысли, что всё же никакую информацию быстрее, чем скорость света, не передать.

Чтобы осуществить такой трюк, нужна пара запутанных частиц. Пусть это будут частицы А и В. Одна из них должна быть у отправителя, а другая – у получателя. Такая пара частиц станет своеобразным квантовым каналом для телепортирования. Если отправитель захочет отправить частицу С, то он должен определённым образом измерить частицы А и С, в результате чего они приходят в общее запутанное состояние. По результатам измерения у отправителя получится информационный ключ, который и будет «посылкой» для получателя. Раз частицы А и В были изначально квантово запутанными в самом начале, то после измерений частица В перейдёт в новое состояние. Новое состояние частицы В будет копией первоначального состояния частицы С. Всё, что нужно для завершения эксперимента – это провести получателю ряд конечных преобразований. Чтобы это сделать, отправитель пересылает получателюпо обычному каналу связи информационный ключ, по данным которого он и проведёт конечные преобразования, и – готово! Состояние частицы С полностью будет скопировано в частице В.

В итоге сама квантовая частица С не путешествует в пространстве, а лишь «клонируется» её состояние в частице В. Из-за квантовой телепортации у частицы С уже будет иное состояние, поэтому изменится и состояние у исходного объекта.

А знаете ли вы, как работает квантовый телепорт?

Как же нам отправить человека в путешествие с помощью квантовой телепортации, например, с Земли на Марс? Придётся очень здорово потрудиться, ведь понадобится описать состояние всех квантовых частиц у этого путешественника, а на Марсе должно быть нужное количество квантовых частиц, совпадающих с количеством частиц путешественника, нам нужно придумать, как их соединить. И, как бы грустно это не звучало для путешественника, но на Марс отправится не он сам, а лишь копия его изначального квантового состояния в момент телепортации, его клон. Состояние путешественника тоже поменяется – таким, каким он был прежде, до эксперимента с квантовым телепортом, он уже не будет, ведь поменяется состояние всех частиц, из которых он состоит! И ещё один интересный вопрос – сохранится ли память у клонированного квантовой телепортацией двойника? Все привычки, черты характера? Пока наука не может дать ответа на этот вопрос.

Зачем тогда нам квантовая механика, если всё равно, скажем, на Марс вместо меня полетит мой клон? Ведь мне тоже хотелось там оказаться лично! И всё-таки, квантовая механика – это невероятно полезная вещь будущего. Если получится создать квантовый интернет, то никто уже его взломать не сможет благодаря эффекту наблюдателя.

А знаете ли вы, как работает квантовый телепорт?

Квантовая телепортация – не сказки. Она была успешно осуществлена китайскими учёными между космосом и Землей на расстоянии более 1200 км. Физики направляли фотоны с поверхности нашей планеты на спутник, находящийся на орбите, а затем экспериментировали с ними, используя квантовую запутанность. Благодаря ней учёные, наблюдая за поведением фотонов на Земле, знали, как поведут себя их двойники в космосе. Фотоны вращались совершенно одинаково, даже несмотря на отсутствие физической связи между ними. Эйнштейн называл в своё время это «жутким дальнодействием».