«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

Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад

Ученые обнаружили ископаемую муху-журчалку, которая подражала окраске ос

N+1
Как понять, что дружба себя исчерпала: советы психологов Как понять, что дружба себя исчерпала: советы психологов

Нужно задуматься о том, не пора ли навести порядок в отношениях с людьми

Psychologies
Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу

Кусок нижней челюсти архаичного человека Penghu-1 принадлежал денисовцу

N+1
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
Что такое духовность и как ее развивать: 6 способов Что такое духовность и как ее развивать: 6 способов

Кто может называть себя духовно богатой личностью?

Psychologies
Три правила завтрака, которые помогут вам чувствовать себя бодрым и улучшат внимательность Три правила завтрака, которые помогут вам чувствовать себя бодрым и улучшат внимательность

Начинать свой день нужно с правильных продуктов.

ТехИнсайдер
Суп для Мазарини Суп для Мазарини

Франция. Луковый суп – последнее блюдо кардинала

Вокруг света
На подходе — искусственный разум На подходе — искусственный разум

Смогут ли физики приблизить будущее?

Наука
Что делать, когда не знаешь, что делать? Советы психолога Что делать, когда не знаешь, что делать? Советы психолога

Что же делать, когда не понятно, что делать?

Psychologies
Взрослый секс Взрослый секс

13 фактов о сексе, которые вас порадуют

Новый очаг
Как продолжать верить в себя в трудные времена: мнение психоаналитика Как продолжать верить в себя в трудные времена: мнение психоаналитика

Как научиться иначе смотреть на свои способности и возможности

Psychologies
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Отрывок из книги Вики Филдс о маленьком таинственном городке Эттон-Крик

VOICE
Едва не сбились со счета: полный список жен Ивана Грозного Едва не сбились со счета: полный список жен Ивана Грозного

Современники Ивана Грозного писали, что он попал "во блуд"

VOICE
Фрагмент романа «Отец смотрит на запад»: дочь русской и казаха сбегает в Москву от личной трагедии, но трагедия следует по пятам Фрагмент романа «Отец смотрит на запад»: дочь русской и казаха сбегает в Москву от личной трагедии, но трагедия следует по пятам

Отрывок из фактурного романа, написанного легкой рукой о тяжелых вещах

Правила жизни
Свет мой зеркальце скажи: что видят животные, когда смотрят на свое отражение в зеркале? Свет мой зеркальце скажи: что видят животные, когда смотрят на свое отражение в зеркале?

Что видят животные в зеркале?

ТехИнсайдер
Марина Федункив: В 50 все только начинается! Марина Федункив: В 50 все только начинается!

Путь Марины Федункив – иллюстрация к тому, что всем нам некуда торопиться

Добрые советы
Инструкция для брошенных: как перестать плакать и начать жить Инструкция для брошенных: как перестать плакать и начать жить

Почему некоторые союзы обречены и чем может быть полезен болезненный разрыв

Psychologies
Долой все лишнее Долой все лишнее

Можно ли сбросить лишние килограммы с помощью результатов анализов?

Лиза
Как живут интроверты с социофобией: 15 искренних высказываний Как живут интроверты с социофобией: 15 искренних высказываний

Что чувствуют и думают те, кто страдает социофобией?

Psychologies
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
10 личностей внутри нас: в чем особенности эволюционных типов поведения 10 личностей внутри нас: в чем особенности эволюционных типов поведения

Каждая из десяти личностей просыпается в тот момент, когда больше всего нужна

Psychologies
С заботой о сердце С заботой о сердце

Программа минимум, которая поможет сохранить сердце здоровым

Добрые советы
12 лучших хоррор-фильмов с черным юмором 12 лучших хоррор-фильмов с черным юмором

То ли фильмы ужасов, то ли чистой воды кинокомедии

Maxim
Счастливый финал Счастливый финал

ОK! побывал на съемочной площадке фильма «Бывшие. Happy End»

OK!
Грусть, ревность и тревога: как пережить разлуку и сохранить отношения на расстоянии Грусть, ревность и тревога: как пережить разлуку и сохранить отношения на расстоянии

Как пережить внезапную разлуку с партнером?

Forbes
Сапог Советского Союза: краткая история кирзачей Сапог Советского Союза: краткая история кирзачей

По умению с носить сапоги и за накручивать портянки нашему народу не было равных

Maxim
Если из отношений исчез секс: 9 способов пробудить желание Если из отношений исчез секс: 9 способов пробудить желание

Что можно предпринять, если в постели уже очень давно ничего не происходит?

Psychologies
3 главных секрета брака — узнайте, как сохранить любовь в длительных отношениях 3 главных секрета брака — узнайте, как сохранить любовь в длительных отношениях

Что необходимо знать, чтобы сохранить счастливый брак?

Psychologies
«Шантарам» с Чарли Ханнэмом — экранизация книжного бестселлера, которая сначала раздражает, а потом поглощает «Шантарам» с Чарли Ханнэмом — экранизация книжного бестселлера, которая сначала раздражает, а потом поглощает

Телеверсия «Шантарама» — гид по экспатской Индии и сага о дружбе

Правила жизни
Почему вся жизнь на Земле использует в качестве источника энергии специфическую молекулу? Почему вся жизнь на Земле использует в качестве источника энергии специфическую молекулу?

Почему одной из важнейших молекул оказалась именно АТФ — аденозинтрифосфат

ТехИнсайдер
Открыть в приложении