velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Туннель

Сериал «Звездные врата» и кинофильм «Контакт», не говоря уже о бессчетных книгах, сделали идею телепортации обыденной, если не сказать очевидной. Герои одномоментно передвигаются меж точками места – для их это обычные путешествия либо рутинная работа. Современная наука допускает такую возможность, вот только со скоростью перемещения не все гладко





В умопомрачительных мирах, выдуманных писателями и сценаристами, телепортация издавна стала стандартной транспортной услугой. Кажется, трудно отыскать так же резвый, удачный и в то же время интуитивно понятный метод перемещения в пространстве.


Прекрасную идею телепортации поддерживают и ученые: еще основоположник кибернетики Норберт Винер в собственной работе «Кибернетика и общество» предназначил «возможности путешествовать с помощью телеграфа» целую главу. С того времени прошло полста лет, и за этот период времени мы практически впритирку приблизились к мечте населения земли о таких путешествиях: в нескольких лабораториях мира осуществлена удачная квантовая телепортация.


Базы


Почему телепортация конкретно квантовая? Дело в том, что квантовые объекты (простые частички либо атомы) владеют специфичными качествами, которые обоснованы законами квантового мира и в макромире не наблюдаются. Конкретно такие характеристики частиц и послужили основой тестов по телепортации.


ЭПР-парадокс


В период активного развития квантовой теории, в 1935 году, в известной работе Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Натана Розена «Может ли квантово-механическое описание действительности быть полным?» был сформулирован так именуемый ЭПР-парадокс (феномен Эйнштейна-Подольского-Розена).


Создатели проявили, что из квантовой теории следует: если есть две частички A и B с общим прошедшим (разлетевшиеся после столкновения либо образовавшиеся при распаде некой частички), то состояние частички B находится в зависимости от состояния частички A и эта зависимость должна проявляться одномоментно и на любом расстоянии. Такие частички именуют ЭПР-парой и молвят, что они находятся в «запутанном» состоянии.


Сначала напомним, что в квантовом мире частичка – это объект вероятностный, другими словами она может находиться в нескольких состояниях сразу – к примеру, может быть не просто «черной» либо «белой», а «серой». Но при измерении таковой частички мы всегда увидим только одно из вероятных состояний – «черное» либо «белое», при этом с определенной прогнозируемой вероятностью, а все другие состояния при всем этом разрушатся. Более того, из 2-ух квантовых частиц можно сделать такое «запутанное» состояние, что все будет еще увлекательнее: если одна из их окажется при измерении «черной», то другая – обязательно «белой», и напротив!


Чтоб разобраться, в чем все-таки заключается феномен, поначалу проведем опыт с макроскопическими объектами. Возьмем два ящика, в каждом из которых лежат по два шара – темный и белоснежный. И отвезем один из этих ящиков на Северный полюс, а другой на Южный.


Если мы вынем на Южном полюсе один из шаров (к примеру, темный), то это никак не воздействует на итог выбора на Северном полюсе. Совсем не непременно, что там нам в данном случае попадется конкретно белоснежный шар. Этот обычный пример подтверждает, что следить ЭПР-парадокс в нашем мире нереально.


Но в 1980 году Алан Нюанс экспериментально показал, что в квантовом мире ЭПР-парадокс вправду имеет место. Особые измерения состояния ЭПР-частиц A и B проявили, что ЭПР-пара не просто связана общим прошедшим, но частичка B каким-то образом одномоментно «узнает» о том, как была измерена частичка A (какую ее характеристику определяли) и какой вышел итог. Если б речь шла об упомянутых выше ящиках с 4-мя шарами, то это означало бы, что вынув на Южном полюсе темный шар, на Северном полюсе мы обязательно должны вытащить белоснежный! Но ведь взаимодействия меж A и B нет и сверхсветовая передача сигнала невозможна! В следующих опытах существование ЭПР-парадокса подтверждалось, даже если частички ЭПР-пары были удалены друг от друга на расстояние порядка 10 км.


Эти совсем неописуемые исходя из убеждений нашей интуиции опыты просто объясняются квантовой теорией. Ведь ЭПР-пара как раз представляет собой две частички в «запутанном» состоянии, а означает, итог измерения, к примеру, частички A определяет итог измерения частички B.


Любопытно, что Эйнштейн считал им предсказанное поведение частиц в ЭПР-парах «действием бесов на расстоянии» и был уверен, что ЭПР-парадокс еще раз показывает несостоятельность квантовой механики, которую ученый отрешался принимать. Он считал, что разъяснение феномена неубедительно, ведь «если согласно квантовой теории наблюдающий делает либо может отчасти создавать наблюдаемое, то мышь может переработать Вселенную, просто посмотрев на нее».


Опыты по телепортации


В 1993 году Чарльз Беннет и его коллеги выдумали, как можно использовать примечательные характеристики ЭПР-пар: они изобрели метод переноса квантового состояния объекта на другой квантовый объект при помощи ЭПР-пары и окрестили этот метод квантовой телепортацией. А в 1997 году группа экспериментаторов под управлением Антона Цайлингера в первый раз выполнила квантовую телепортацию состояния фотона. Схема телепортации тщательно описана на врезке.


Ограничения и расстройства


Принципно принципиально, что квантовая телепортация – это перенос не объекта, а только неведомого квантового состояния 1-го объекта на другой квантовый объект. Не достаточно того, что квантовое состояние телепортируемого объекта так и остается для нас потаенной, оно к тому же необратимо разрушается. Но в чем мы можем быть совсем убеждены, так это в том, что получили схожее состояние другого объекта в другом месте.


Тех, кто рассчитывал, что телепортация будет моментальной, ожидает разочарование. В методе Беннета для удачной телепортации нужен традиционный канал связи, а означает, и скорость телепортации не может превосходить скорость передачи данных по обыкновенному каналу.


И пока совсем непонятно, получится ли перейти от телепортации состояний частиц и атомов к телепортации макроскопических объектов.


Применение


Практическое применение для квантовой телепортации нашлось стремительно – это квантовые компы, где информация хранится в виде набора квантовых состояний. Здесь квантовая телепортация оказалась безупречным методом передачи данных, который принципно исключает возможность перехвата и копирования передаваемой инфы.


Дойдет ли очередь до человека?


Невзирая на все современные заслуги в области квантовой телепортации, перспективы телепортации человека остаются очень туманными. Естественно, охото веровать, что ученые чего-нибудть выдумают. Еще в 1966 году в книжке «Сумма технологии» Станислав Лем писал: «Если нам получится синтезировать из атомов Наполеона (при условии, что в нашем распоряжении имеется его «поатомная опись»), то Наполеон будет живым человеком. Если снять схожую опись с хоть какого человека и передать ее «по телеграфу» на приемное устройство, аппаратура которого на базе принятой инфы воссоздаст тело и мозг этого человека, то он выйдет из приемного устройства живым и здоровым».


Но практика в данном случае намного труднее теории. Так что нам с вами навряд ли придется попутешествовать по мирам при помощи телепортации, а тем паче – с гарантированной безопасностью, ведь довольно одной ошибки и можно перевоплотиться в глупый набор атомов. Вот опытнейший галактический инспектор из романа Клиффорда Саймака знает в этом толк и не напрасно считает, что «те, кто берется за передачу материи на расстояние, должны бы до этого научиться делать это как положено».






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments