«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

«Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину» «Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину»

Почему во время Крымской войны большинство солдат погибало в госпиталях

N+1
Кофе, помаду, вино, кровь, пот и слезы: как отстирать все? Кофе, помаду, вино, кровь, пот и слезы: как отстирать все?

Вооружись серьезными народными средствами и выведи ненавистные пятна!

Maxim
За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению

Почему особи бесполых дафний плохо переносят потепление

N+1
Виктория Токарева: «Мы живем не так, как хочется, а как получается...» Виктория Токарева: «Мы живем не так, как хочется, а как получается...»

«У тебя есть особенность — возле тебя я становлюсь гениальным»

Коллекция. Караван историй
Пять языков любви Пять языков любви

Секрет прочных отношений

kiozk originals
Депрессия императрицы: как фильм «Корсаж» пытается срифмовать XIX век и современность Депрессия императрицы: как фильм «Корсаж» пытается срифмовать XIX век и современность

Удалось ли режиссеру Мари Кройцер разгадать тайну императрицы?

Forbes
На вобле как на вобле: удивительные факты о данном виде рыб На вобле как на вобле: удивительные факты о данном виде рыб

Какие рыбы могут стать воблами и кого еще так называют

Правила жизни
Бог в облике бактерии: история появления кислорода на Земле Бог в облике бактерии: история появления кислорода на Земле

Кислород — агрессивное, ядовитое и опасное вещество

ТехИнсайдер
Что «Вояджеры» обнаружили за пределами Солнечной системы: открытие, поразившее ученых Что «Вояджеры» обнаружили за пределами Солнечной системы: открытие, поразившее ученых

Миссия «Вояджера» еще не завершена — он продолжает делать удивительные открытия

ТехИнсайдер
Что стоит за страхом потерять контроль над собой? Ответ ученых Что стоит за страхом потерять контроль над собой? Ответ ученых

Как страх потерять контроль над собой может помочь в лечении других пациентов

ТехИнсайдер
Шить, чтобы жить Шить, чтобы жить

История 84-летней вышивальщицы с деменцией Юлии Алёшичевой

Новый очаг
Существует ли гендерная психология? Краткий курс по отличиям мужчин и женщин Существует ли гендерная психология? Краткий курс по отличиям мужчин и женщин

Так в чем же наши психологические различия?

Psychologies
От южных гор до северных морей От южных гор до северных морей

Как климатические изменения затронут жителей различных регионов России

РБК
«Сердце пармы» — русское «Храброе сердце», которое начинает биться лишь в финальной схватке «Сердце пармы» — русское «Храброе сердце», которое начинает биться лишь в финальной схватке

«Сердце пармы» — просто блокбастер про князя из XV века или нечто большее?

Правила жизни
Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня

Австронезийские легенды о «маленьких людях» связаны с коренной популяцией

N+1
Как говорить, чтобы вас слушали: 6 советов — используйте в любых жизненных ситуациях Как говорить, чтобы вас слушали: 6 советов — используйте в любых жизненных ситуациях

Советы, как научиться говорить увлекательно и убедительно

Psychologies
На еду или в переработку? На еду или в переработку?

Доля картофеля, отправляемого на переработку, за пять лет выросла в два раза

Агроинвестор
Ника Гаркалина: Ника Гаркалина:

Дочь Валерия Гаркалина вспоминает об отце

Караван историй
«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
Опять что-то задумал Опять что-то задумал

Как менять жизнь вокруг, когда ты «простой русский человек» из глубинки?

Новый очаг
Способы отомстить за хамскую парковку, не нарушая закон Способы отомстить за хамскую парковку, не нарушая закон

Варианты, когда месть за хамскую парковку эффективна и практически ненаказуема

Maxim
10 худших и самых редких суперкаров всех времён 10 худших и самых редких суперкаров всех времён

Представляем вам десятку редких суперкаров, которые являются одними из худших

ТехИнсайдер
Одна вокруг света: деревенский аэродром и фейерверк из бабочек Одна вокруг света: деревенский аэродром и фейерверк из бабочек

191-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Бразилия

Forbes
5 роковых женщин из классической литературы 5 роковых женщин из классической литературы

Один взгляд фатальной красавицы может разбередить душу

Maxim
Как понять, что пальто качественное: 5 признаков, на которые ты должна обратить внимание Как понять, что пальто качественное: 5 признаков, на которые ты должна обратить внимание

На какие нюансы пальто обращать внимание, чтобы купить достойную модель!

VOICE
Павел первый и единственный Павел первый и единственный

Империя Павла Дурова остается уникальной территорией хороших новостей

Men Today
82-летняя писательница Анни Эрно стала лауреатом Нобелевской премии. Прочитайте главу из ее книги об аборте 82-летняя писательница Анни Эрно стала лауреатом Нобелевской премии. Прочитайте главу из ее книги об аборте

В чем особенность романов французской писательницы Анни Эрно?

Psychologies
Человек, который встретил неандертальца. О Нобелевском лауреате Сванте Паабо Человек, который встретил неандертальца. О Нобелевском лауреате Сванте Паабо

Что нового о геномах вымерших гоминидов и эволюции человека узнал Сванте Паабо?

ТехИнсайдер
Физики увидели волны-убийцы в бассейне со стоячими волнами Физики увидели волны-убийцы в бассейне со стоячими волнами

Физики исследовали возникновение перегриновских солитонов в стоячих волнах

N+1
7 политических лидеров, которые были у власти меньше всего 7 политических лидеров, которые были у власти меньше всего

20 минут у власти: самые короткие сроки правления политических лидеров

Maxim
Открыть в приложении