«Квантовая телепортация» стала все чаще появляться в заголовках

N+1Наука

Бог играет в эти игры. Что доказали лауреаты Нобелевской премии по физике 2022 года

Александр Дубов при участии Марат Хамадеев

Хайп вызван тем, что технологии добрались до практических применений, «квантовая телепортация» стала все чаще появляться в заголовках. А это спровоцировало и новую волну интереса к хорошо известным классическим фундаментальным исследованиям. Похожая история была с премией по медицине 2020 года, когда ее дали за открытие вируса гепатита С 45-летней давности — под тем флагом, что противовирусные препараты наконец-то добрались до конечного потребителя.

Работы сегодняшних лауреатов — безусловная классика. Джон Клаузер со своим соавтором Стюартом Фридманом проводил эксперименты в 1970-х, Аспе и Цайлингер — в 1980-х и 1990-х. В 2010 году эта же тройка получила премию Вольфа, которую многие в физике считают второй по престижности после Нобелевской.

 

Нелокальность

Квантовая механика — очень контринтуитивная теория. Математика математикой, она может прекрасно работать и все объяснять, но человеческому уму голой математики не хватает. Чтобы голова болела поменьше, эту математику нужно как-то интерпретировать. Нормальные коты не могут быть одновременно живыми и мертвыми, а электроны — и частицей, и волной. Но удовлетворительного объяснения, которое никого не приводит в состояние ступора, у нас нет. Есть только парадоксальные: коты живы и мертвы в один и тот же момент, а природа электронов дуальна.

При этом искать объяснение для квантовой математики тоже можно по-разному. Одной из самых плодотворных оказалась формулировка через принцип нелокальности. Вопрос, как частицы взаимодействуют не взаимодействуя — в каком-то смысле тот же вопрос о живости кота и частичности электрона, но сформулированный другими словами.

Из-за этого Альберт Эйнштейн к квантовой механике относился неодобрительно, говоря, что «Бог не играет в кости». Человеческому уму непостижимо, что в мире все не детерминировано, а подчиняется законам вероятности. В 1935 году Эйнштейн вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном опубликовал статью, где описывался парадоксальный мысленный эксперимент, который должен был, по мнению авторов, показать, что за нынешней квантовой теорией должно найтись что-то еще.

Парадокс стоит на двух базовых свойствах квантового мира: принципе неопределенности и квантовой запутанности. Запутанность возникает при взаимодействии двух квантовых частиц: описывающие их волновые функции устроены так, что если у частиц общий источник или они действуют друг на друга с определенной силой, то их квантовые параметры (например, спин) становятся связанными, даже тогда, когда прямое взаимодействие между ними прекратится. Если очень аккуратно уносить частицы друг от друга, не давая им взаимодействовать с окружением и не разрушая их квантового состояния, то связь сохранится: противоположные (или одинаковые) спины частиц так и останутся противоположными (или одинаковыми). А если изменить спин одного из электронов — перевернется и спин второго. По мнению Эйнштейна, Подольского и Розена, эта запутанность противоречит принципу неопределенности. Уж слишком определенны оказываются состояния запутанных частиц.

Изначально в тексте мы писали: «Если изменить спин одного из электронов — перевернется и спин второго». Так говорить неверно: любая попытка прямого управления квантовым состоянием одной из частиц (как и измерение этого состояния) приведет к декогеренции и разрушит запутанность. Запутанность и связанность состояний электронов сохранится до тех пор, пока их не разрушит внешнее воздействие. Редакция приносит извинение за допущенную неточность. От редактора

Если две квантово запутанные частицы образовались в результате распада третьей, то из закона сохранения импульса их импульсы связаны друг с другом: знаю импульс одной, можно автоматически узнать импульс второй. Поэтому измерив импульс первой частицы и координату второй, экспериментатор может узнать для второй частицы и координату, и импульс — а это противоречит принципу неопределенности.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Робопчелу научили садиться по-комарьи Робопчелу научили садиться по-комарьи

Инженеры разработали шасси для миниатюрного орнитоптера RoboBee

N+1
Злокачественные заболевания крови: что о них нужно знать каждому Злокачественные заболевания крови: что о них нужно знать каждому

Почему чек-апы так важны, особенно при онкологических заболеваниях крови?

Psychologies
Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе

Астрономы нашли экзогиганта на необычно широкой и ретроградной орбите

N+1
Декор для ленивых Декор для ленивых

Преображение квартиры с помощью деталей

Добрые советы
«Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты «Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты

Почему мы бессознательно обесцениваем то, что раньше вдохновляло?

Forbes
Ложь, на место Ложь, на место

Мы живем в мире, отравленном ложью

Men Today
10 фактов о художнице поколения 1970-х Наталье Нестеровой 10 фактов о художнице поколения 1970-х Наталье Нестеровой

Наталья Нестерова — яркая советская художница

СНОБ
Кому и зачем сейчас нужно бизнес-образование в России Кому и зачем сейчас нужно бизнес-образование в России

О важности сохранения бизнес-образования в стране рассуждает Александр Ким

Forbes
6 писателей страшнее Стивена Кинга 6 писателей страшнее Стивена Кинга

После их книг ты не захочешь выключать свет на ночь

Maxim
От Джека Керуака до студии йоги: как правильно медитировать и зачем это нужно От Джека Керуака до студии йоги: как правильно медитировать и зачем это нужно

Зачем нужна медитация? Рассказываем, как научиться медитировать новичкам

Forbes
Над чем нельзя смеяться Над чем нельзя смеяться

Собрали темы, над которыми смеяться не позволено совершенно

Weekend
В счастливое будущее без хлама: 7 вещей, от которых вам следует избавиться перед Новым годом В счастливое будущее без хлама: 7 вещей, от которых вам следует избавиться перед Новым годом

Избавившись от хлама, вы освободите место для более нужных и новых вещей!

ТехИнсайдер
10 русских кумиров иностранных знаменитостей 10 русских кумиров иностранных знаменитостей

Кто из европейских знаменитостей любил русских культурных деятелей?

Maxim
Не так уж просто! 5 нюансов с выбором модных джинсов — опасные случаи, когда они портят образ Не так уж просто! 5 нюансов с выбором модных джинсов — опасные случаи, когда они портят образ

Казалось бы, что может быть проще покупки денима?

VOICE
«Рецидив вызвал у меня злость»: история читательницы о дважды пройденном онколечении «Рецидив вызвал у меня злость»: история читательницы о дважды пройденном онколечении

История читательницы о том, как онкология изменила ее жизнь

Psychologies
«Явление улыбчивого медведя»: чем шокировали британцев Михаил и Раиса Горбачевы во время первого визита «Явление улыбчивого медведя»: чем шокировали британцев Михаил и Раиса Горбачевы во время первого визита

«Смотрины» — так назвал визит четы Горбачевых в Великобританию Рой Медведев

VOICE
6 недостатков, которые притягивают уважение и любовь 6 недостатков, которые притягивают уважение и любовь

Недостатки — важная для индивидуальности часть вашей личности, как и достоинства

Psychologies
Почему Сталин наградил румынского короля, который был союзником Гитлера Почему Сталин наградил румынского короля, который был союзником Гитлера

В Москве короля Михаила I называли "комсомольским королем"

ТехИнсайдер
Защита Балабанова Защита Балабанова

Главный российский режиссер глазами Любови Аркус

Weekend
7 фактов о Гильермо Дель Торо 7 фактов о Гильермо Дель Торо

9 октября 1964 года родился триумфант 90-й церемонии «Оскар» Гильермо Дель Торо

Maxim
5 семейных кризисов: как выйти на новый уровень отношений 5 семейных кризисов: как выйти на новый уровень отношений

Можно ли избежать сложных периодов в семье? И что делать, когда они наступают?

Psychologies
На Аляске выбирают самого жирного медведя (фото прилагаются) На Аляске выбирают самого жирного медведя (фото прилагаются)

Дюжина самых жирных медведей Аляски

Maxim
На подходе — искусственный разум На подходе — искусственный разум

Смогут ли физики приблизить будущее?

Наука
Киберэтика: как общаться в Интернете, чтобы не стать жертвой Киберэтика: как общаться в Интернете, чтобы не стать жертвой

Как не стать жертвой интернет-троллей и что делать, если это произошло

Maxim
Образ жизни Образ жизни

Архитектор и дизайнер Аня Дружинина показывает дачу с садом

Собака.ru
Каким получился новый роман Пелевина «KGBT+» и стоит ли его читать Каким получился новый роман Пелевина «KGBT+» и стоит ли его читать

«KGBT+» — худший труд Виктора Пелевина

РБК
Что почитать у современных фантастов: 4 авторских сборника Что почитать у современных фантастов: 4 авторских сборника

Фантасты, которые успешно работают в малой форме

ТехИнсайдер
Урожая — выше крыши Урожая — выше крыши

Как сити-фермеры превращают городские многоэтажки в сады и огороды

РБК
«Взрослая дочь больше не хочет со мной общаться»: как вернуть доверительные отношения? «Взрослая дочь больше не хочет со мной общаться»: как вернуть доверительные отношения?

Что делать, если чувствуете, как между вами и детьми возникла пропасть?

Psychologies
Тула. Cтаринная, сладкая, музыкальная и оружейная Тула. Cтаринная, сладкая, музыкальная и оружейная

Тула занимает верхние строки в рейтингах путешествий на осенние выходные

Лиза
Открыть в приложении