«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

CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов

Результаты испытаний технологии для получения противоопухолевых Т-лимфоцитов

N+1
Как изменились актеры сериала Как изменились актеры сериала

Как изменились главные актеры популярного российского сериала «Кухня»?

VOICE
Как Сатурну удается сохранять такие ровные кольца Как Сатурну удается сохранять такие ровные кольца

Сатурн: откуда у него кольца и почему они всегда на своем месте

Maxim
Почему ведьмы летают именно на метлах? Почему ведьмы летают именно на метлах?

Рассказываем увлекательную историю отношений ведьмы и метлы!

ТехИнсайдер
Развод и утрата: как справиться с последствиями Развод и утрата: как справиться с последствиями

Как утрата влияет на наше психологическое состояние?

VOICE
Китайская Народная Республика Китайская Народная Республика

Чем личный поворот на Восток отличается от публичного и почему еда превыше неба?

Правила жизни
И обувь очистит, и макияж снимет... Вот, что ещё умеет оливковое масло! И обувь очистит, и макияж снимет... Вот, что ещё умеет оливковое масло!

Как еще можно использовать оливковое масло, кроме как заправить салат

ТехИнсайдер
Гибрид двух разошедшихся 10 миллионов лет назад видов птиц унаследовал облик матери и песню отца Гибрид двух разошедшихся 10 миллионов лет назад видов птиц унаследовал облик матери и песню отца

Гибрид между двумя видами птиц, предок которых жил 10 миллионов лет назад

N+1
От какой одежды надо отказаться в 30, 40, 50 и 60 лет: мнение фэшн-эксперта От какой одежды надо отказаться в 30, 40, 50 и 60 лет: мнение фэшн-эксперта

Собираешься носить мини-юбки после 40? Это большая ошибка!

VOICE
Как единственная женщина-космонавт из России совершила полет на корабле SpaceX Crew 5 Как единственная женщина-космонавт из России совершила полет на корабле SpaceX Crew 5

Николь Манн, первая коренная американка, оказавшаяся в космосе

Forbes
Почему отопление и обогреватели сушат воздух? Почему отопление и обогреватели сушат воздух?

Проблема сухого воздуха заключается не в приборах, а в особенностях физики

CHIP
5 образцов секретного оружия российских царей 5 образцов секретного оружия российских царей

И в царское время на вооружении российской армии были секретные технологии

ТехИнсайдер
Неслучайная случайность Неслучайная случайность

Знаменитый кутюрье Игорь Чапурин умеет удивлять и других, и самого себя

OK!
Екатерина Рыбакова: «Я бы законодательно зафиксировала право детей на 2 часа свободной игры» Екатерина Рыбакова: «Я бы законодательно зафиксировала право детей на 2 часа свободной игры»

Для успешного развития ребенку необходимо самовыражаться, проявлять инициативу

Psychologies
Почему в XVII веке девушек на портретах писали с обнаженной грудью? Почему в XVII веке девушек на портретах писали с обнаженной грудью?

Что в XVII веке значила обнаженная женская грудь?

Maxim
Большая перемена: зачем девелоперская группа «А101» занялась педагогическим дизайном Большая перемена: зачем девелоперская группа «А101» занялась педагогическим дизайном

Любой новый район Москвы должен быть обеспечен социальной инфраструктурой

Forbes
Берлинская стена / антифашистский вал Берлинская стена / антифашистский вал

Казалось, что Берлинская стена будет стоять вечно

Дилетант
Как дожить до 100 лет: шведские секреты долголетия Как дожить до 100 лет: шведские секреты долголетия

Выход на пенсию — начало нового и долгого периода жизни

Psychologies
Критическое мышление и принцип согласия: как секс-образование делает мир безопаснее Критическое мышление и принцип согласия: как секс-образование делает мир безопаснее

Саша Казанцева — почему о сексе мало исследований и почему насилие на замечают

Forbes
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
Любители нектара Любители нектара

Каких животных больше всего на Земле? Насекомых!

Наука и жизнь

Ученые подсчитали, какой вред экологии наносят терабайты "мусорных" данных

ТехИнсайдер
Ученые из Имперского колледжа Лондона выяснили, как стиль воспитания влияет на вес ребенка Ученые из Имперского колледжа Лондона выяснили, как стиль воспитания влияет на вес ребенка

Как от отношения родителей зависит избыточный вес ребенка?

Inc.
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
На золотой волне На золотой волне

По сути, это квартира с функционалом загородного дома

SALON-Interior
Ученые из Великобритании: стресс вызывает вид сна, который помогает снять тревогу Ученые из Великобритании: стресс вызывает вид сна, который помогает снять тревогу

Как связаны сон и стресс?

Inc.
10 убойных хорроров про жуткие каникулы 10 убойных хорроров про жуткие каникулы

Вечная тема: подростки садятся в фургон и отправляются в деревню, где их съедают

Maxim
Даже 2 000 000 лет назад предки человека были высшими хищниками и отличались плотоядным характером Даже 2 000 000 лет назад предки человека были высшими хищниками и отличались плотоядным характером

Палеолитическая кухня была какой угодно, только не постной и зеленой

ТехИнсайдер
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
Самые странные предметы, найденные в автомобилях механиками Самые странные предметы, найденные в автомобилях механиками

Владельцы автомобилей — страшные люди

Maxim
Открыть в приложении