«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

На египетской картине нашли библейский синий На египетской картине нашли библейский синий

Из чего древние египтяне делали редкую краску — библейский синий

N+1
Медные провода и крах доткомов: как разбогатеть на технологиях столетней давности Медные провода и крах доткомов: как разбогатеть на технологиях столетней давности

Американец Роберт Хейл стал миллиардером в 1876 году

Forbes
Почему голубые пейзажи вызывают ностальгию и улучшают психическое самочувствие Почему голубые пейзажи вызывают ностальгию и улучшают психическое самочувствие

Как ностальгия влияет на наше психическое благополучие

ТехИнсайдер
Остановись, мгновенье: 4 совета для тренировки осознанности — попробуйте прямо сейчас Остановись, мгновенье: 4 совета для тренировки осознанности — попробуйте прямо сейчас

Как правильно медитировать в повседневной жизни? И что нам это даст?

Psychologies
Стресс на работе: как распознать и что делать Стресс на работе: как распознать и что делать

Основные факторы возникновения стресса на работе и его влияние на организм

Inc.
Рассказ Ромы Зверя о том, как музыка объединила и трагически разлучила его с одним человеком и что дала взамен Рассказ Ромы Зверя о том, как музыка объединила и трагически разлучила его с одним человеком и что дала взамен

Рома Зверь — о том, как он впервые соприкоснулся с музыкой и куда она его повела

Правила жизни
Ученые доказали, что телепортация реальна Ученые доказали, что телепортация реальна

Эйнштейн, ты был не прав!

Maxim
Выбросить нельзя использовать Выбросить нельзя использовать

Как снизить объемы уничтожения просроченных продуктов питания

Агроинвестор
После инсульта в детстве правое полушарие берет на себя языковые функции левого После инсульта в детстве правое полушарие берет на себя языковые функции левого

Мозг младенцев способен гибко перестраиваться в случае травмы

ТехИнсайдер
Славянский Хэллоуин — что это за праздник и как правильно его отмечать Славянский Хэллоуин — что это за праздник и как правильно его отмечать

Славяне тоже отмечали переход от осени к зиме: эту ночь называли Велесовой

VOICE
Над чем нельзя смеяться Над чем нельзя смеяться

Собрали темы, над которыми смеяться не позволено совершенно

Weekend
«Чагин»: отрывок из романа Евгений Водолазкин об уникальном мнемонисте «Чагин»: отрывок из романа Евгений Водолазкин об уникальном мнемонисте

Отрывок из романа «Чагин» — о памяти, времени и человеке

СНОБ
Машины знаменитостей, пущенные с молотка за огромные деньги Машины знаменитостей, пущенные с молотка за огромные деньги

Посмотрите на аукционные автомобильные лоты, принадлежавшие известным людям

РБК
5 привычек Ричарда Брэнсона, которые сделали его успешным предпринимателем 5 привычек Ричарда Брэнсона, которые сделали его успешным предпринимателем

Бизнес-уроки от миллиардера и основателя Virgin Group Ричарда Брэнсона

Inc.
Исследовательница из Гарварда назвала 8 типов сложных в работе людей (и как ладить с самыми невыносимыми) Исследовательница из Гарварда назвала 8 типов сложных в работе людей (и как ладить с самыми невыносимыми)

Первый шаг к общению с раздражающими коллегами — знать, с кем вы имеете дело

Inc.
Торг у прилавка: кто и зачем реконструирует советские рынки в Санкт-Петербурге Торг у прилавка: кто и зачем реконструирует советские рынки в Санкт-Петербурге

Александр Шавлиашвили — как и зачем начал восстанавливать рыночные пространства

Forbes
Психофизическое онемение: почему мы привыкаем к плохим новостям и начинаем меньше сопереживать Психофизическое онемение: почему мы привыкаем к плохим новостям и начинаем меньше сопереживать

Почему мы продолжаем читать плохие новости, но начинаем меньше переживать?

Правила жизни
Вредные установки Вредные установки

Как стать той женщиной, которую все провожают взглядами?

Лиза
Стертые имена: женщины, чью славу украли мужчины Стертые имена: женщины, чью славу украли мужчины

Нередко женщины оставались в тени, а их достижения присваивали мужчины

VOICE
Нормальный мужчина XXI века: какой он? Часть 2. Фаллоцентризм Нормальный мужчина XXI века: какой он? Часть 2. Фаллоцентризм

Логоцентризм в контексте истории и культуры

Psychologies
Почему вирусы могут вызвать воспаление кишечника — и при чем тут наши гены Почему вирусы могут вызвать воспаление кишечника — и при чем тут наши гены

Обычная вирусная инфекция может вызвать воспалительное заболевание кишечника

ТехИнсайдер
Удивительные и даже жуткие обычаи СССР: почему советские люди это делали? Удивительные и даже жуткие обычаи СССР: почему советские люди это делали?

Почему в СССР делали фотографии похорон и донашивали одежду?

VOICE
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
Ученые разработали ИИ, который принимает морально-ответственные решения Ученые разработали ИИ, который принимает морально-ответственные решения

Если робот не сможет принимать ответственные решения, он не поможет человеку

ТехИнсайдер
4 неочевидных признака женской красоты 4 неочевидных признака женской красоты

Разбираемся, какие признаки свидетельствуют о женской красоте

Psychologies
Не стала как Лени Клум и Кайя Гербер: почему единственная дочь первой в мире супермодели Дженис Дикинсон не прославилась Не стала как Лени Клум и Кайя Гербер: почему единственная дочь первой в мире супермодели Дженис Дикинсон не прославилась

Как сложилась жизнь дочери Дженис Дикинсон

VOICE
Телескоп Уэбба сфотографировал, как свет звезд двигает огромные облака пыли Телескоп Уэбба сфотографировал, как свет звезд двигает огромные облака пыли

Астрономы изучили нежное прикосновение света к их пыльным юбкам редких звезд

ТехИнсайдер
NASA сообщило об успехе космической миссии по изменению орбиты астероида NASA сообщило об успехе космической миссии по изменению орбиты астероида

NASA сообщило об успешном изменении орбиты астероида Диморф

Forbes
При столкновении двух нейтронных звезд поток излучения оказался в семь раз быстрее скорости света — как такое возможно? При столкновении двух нейтронных звезд поток излучения оказался в семь раз быстрее скорости света — как такое возможно?

Что происходит, когда звезды сталкиваются?

ТехИнсайдер
Женская лига: как самые богатые владелицы команд меняют американский футбол Женская лига: как самые богатые владелицы команд меняют американский футбол

Как женский взгляд меняет американскую футбольную лигу

Forbes
Открыть в приложении