«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

«История России языком дворянских гербов» «История России языком дворянских гербов»

Какое изображение можно считать гербом?

N+1
6 писателей страшнее Стивена Кинга 6 писателей страшнее Стивена Кинга

После их книг ты не захочешь выключать свет на ночь

Maxim
Генетики прочитали ДНК последних охотников-собирателей Гималаев Генетики прочитали ДНК последних охотников-собирателей Гималаев

Генетики проанализировали ДНК больше ста представителей группы рауте

N+1
Как заводить друзей, когда ты уже взрослый Как заводить друзей, когда ты уже взрослый

После 30 лет новые друзья — это либо роскошь, либо вовсе не друзья

Maxim
7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди 7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди

Эксперт по счастью: 7 вещей, которые никогда не делают счастливые люди

Inc.
Испуг, страх, тревога и тревожность: чем они отличаются? Испуг, страх, тревога и тревожность: чем они отличаются?

Что отличает испуг и страх? Как отличить здоровую тревогу от нездоровой?

Psychologies
“Мисс русская красавица в изгнании”: как сто лет назад эмигранты из России проводили первые конкурсы красоты “Мисс русская красавица в изгнании”: как сто лет назад эмигранты из России проводили первые конкурсы красоты

Как проводили первые конкурсы красоты среди эмигранток из России начала 20 века

VOICE
Жизнь в хаосе: как беспорядок влияет на нас Жизнь в хаосе: как беспорядок влияет на нас

Почему так трудно расставаться с вещами?

Psychologies
Царевич с татуировкой дракона: как юного Николая II едва не зарубили в Японии Царевич с татуировкой дракона: как юного Николая II едва не зарубили в Японии

Николай II был в Японии с визитом в рамках масштабного турне и получил по голове

Правила жизни
Почему не нужно искать во всем светлую сторону: две причины Почему не нужно искать во всем светлую сторону: две причины

Объясняем, почему не стоит навязчиво искать во всем хорошую сторону

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
Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа

Почему в душе ускоряется креативное мышление?

ТехИнсайдер
Отрывок из книги Кевина Нгуена «Новые волны» Отрывок из книги Кевина Нгуена «Новые волны»

Отрывок из истории Кевина Нгуена о том, как обрести человеческую близость

СНОБ
Нечисть, дуэли и будни кино: о чем снимают новые российские сериалы Нечисть, дуэли и будни кино: о чем снимают новые российские сериалы

Почему герои новых российских сериалов больше не хотят ждать ни секунды

РБК
Объясняем на пальцах: как выбрать крем для рук Объясняем на пальцах: как выбрать крем для рук

Как подготовить руки к предстоящим холодам?

Правила жизни
Ханнес Ростам: «Томас Квик. История серийного убийцы». Расследование, перевернувшие представление о работе судебной и медицинской систем Швеции Ханнес Ростам: «Томас Квик. История серийного убийцы». Расследование, перевернувшие представление о работе судебной и медицинской систем Швеции

Работа, посвященная первому шведскому серийному убийце Томасу Квику

СНОБ
Оазис тишины Оазис тишины

Плавные линии стен, округлые линии мебели и мягкая натуральная гамма

SALON-Interior
Секс с новыми вводными Секс с новыми вводными

Секс — это в первую очередь мозги

Men Today
Маньяк по переписке: как платформу для фанфиков Wattpad наводнили секс-преступники Маньяк по переписке: как платформу для фанфиков Wattpad наводнили секс-преступники

Выяснилось, что Wattpad стал площадкой для сексуальных маньяков

Forbes
Машины с настоящим автопилотом могут не появиться никогда. И вот почему Машины с настоящим автопилотом могут не появиться никогда. И вот почему

Почему про фантазии о самостоятельных автомобилях лучше не вспоминать?

РБК
Распутанная Вселенная: как квантовая запутанность принесла Нобелевскую премию Распутанная Вселенная: как квантовая запутанность принесла Нобелевскую премию

Ученые доказали, что Бог все-таки играет в кости

Forbes

История выражения "Голодающее Поволжье" уходит корнями в 1920-е

ТехИнсайдер
Урожая — выше крыши Урожая — выше крыши

Как сити-фермеры превращают городские многоэтажки в сады и огороды

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.
Как искать жильё в Алматы: гид по районам Как искать жильё в Алматы: гид по районам

На что обратить внимание при выборе места жилья в Алматы

VC.RU

Людмила Касаткина в воспоминаниях своих друзей и коллег

Караван историй
7 ошибок при использовании духовки, которые портят и выпечку, и плиту 7 ошибок при использовании духовки, которые портят и выпечку, и плиту

Не можешь подружиться с духовкой? Проверь, не совершаешь ли ты эти ошибки

Лиза
Охлаждающие подставки для ноутбука: есть ли от них толк? Охлаждающие подставки для ноутбука: есть ли от них толк?

Какие охлаждающие подставки для ноутбуков существуют и насколько они эффективны?

CHIP
«Привет, занят? Я тут куда-то нажал — и всё поломалось»: что бесит айтишников в рабочей переписке «Привет, занят? Я тут куда-то нажал — и всё поломалось»: что бесит айтишников в рабочей переписке

Как ошибки в коммуникации вредят работе

VC.RU
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
Открыть в приложении