«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

3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней 3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней

Ученые создали биомиметические модели полового члена свиньи с помощью 3D-печати

N+1
Все болезни от нервов? Как устроена психосоматика с научной точки зрения Все болезни от нервов? Как устроена психосоматика с научной точки зрения

Отрывок из книги «Правда и мифы о психосоматике»

Inc.
Нашу ближайшую соседку галактику Малое Магелланово Облако рвет на части Нашу ближайшую соседку галактику Малое Магелланово Облако рвет на части

Притяжение Большого Магелланова Облака может разрывать Малое Облако на части

ТехИнсайдер
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Крипи-история про похоронное бюро от Моран Джурич

VOICE
Сохраняйте спокойствие Сохраняйте спокойствие

Спокойствие — мощный способ достижения успеха в жизни

kiozk originals
Шесть мифов о диагностике Шесть мифов о диагностике

Исследования, которые не всегда эффективны при диагностике заболеваний

Здоровье
Моли не место в квартире: 6 лайфхаков для борьбы с пожирателями одежды Моли не место в квартире: 6 лайфхаков для борьбы с пожирателями одежды

К счастью, от моли легко избавиться, если знать парочку хитрых трюков

ТехИнсайдер
Rest in рис: четыре рецепта настоящих азиатских блюд из риса Rest in рис: четыре рецепта настоящих азиатских блюд из риса

Как приготовить рис точь-в-точь как в Корее, Китае, Индии или Вьетнаме?

Правила жизни
Совсем не первопроходец: 10 малоизвестных фактов о Христофоре Колумбе, которых вы скорее всего не знали Совсем не первопроходец: 10 малоизвестных фактов о Христофоре Колумбе, которых вы скорее всего не знали

Кто открыл Америку?

ТехИнсайдер
Стивен Фрай: 10 мыслей о любви, депрессии и смысле жизни Стивен Фрай: 10 мыслей о любви, депрессии и смысле жизни

Самые яркие и небанальные цитаты из книг и интервью Стивена Фрая

Psychologies
«Хватит это терпеть!»: как побороть агрессию партнера «Хватит это терпеть!»: как побороть агрессию партнера

Что делать, если партнер проявляет к вам агрессивное поведение?

Psychologies
Всеобщее избирательное право снижает политическое насилие Всеобщее избирательное право снижает политическое насилие

Расширение избирательных прав снижает политическое насилие

ТехИнсайдер
5 полезных привычек, которые помогут снизить уровень холестерина в крови 5 полезных привычек, которые помогут снизить уровень холестерина в крови

Есть хорошая новость! Уровень холестерина можно контролировать

ТехИнсайдер
Выкидыш перенесла не только Меган Маркл: королевские женщины, пережившие личную драму Выкидыш перенесла не только Меган Маркл: королевские женщины, пережившие личную драму

Представительницы британской королевской семьи рассказали о потере ребенка

VOICE
«Странноватый диснеевский аттракцион»: как работает бизнес по компостированию человеческого тела после смерти «Странноватый диснеевский аттракцион»: как работает бизнес по компостированию человеческого тела после смерти

Новый способ проститься с умершими — платное «органическое разложение»

VC.RU
«Годы — не преграда»: как сериал «Дедлайн» меняет отношение к возрасту «Годы — не преграда»: как сериал «Дедлайн» меняет отношение к возрасту

Как сериал «Дедлайн» ломает стереотипы о пожилых людях

Forbes
Окситоцин помог рыбам залечить раны на сердце Окситоцин помог рыбам залечить раны на сердце

Окситоцин заставил клетки эпикарда делиться и замещать мышечные

N+1
«ЭкоНива» достроит сырный завод «ЭкоНива» достроит сырный завод

Компания «ЭкоНива» построит сырный завод в Новосибирской области

Агроинвестор
Почему близкие становятся чужими и можно ли этого избежать Почему близкие становятся чужими и можно ли этого избежать

Почему люди на самом деле отдаляются и как этого избежать?

Psychologies
Почему с возрастом детям трудно засыпать днем? Отвечают ученые! Почему с возрастом детям трудно засыпать днем? Отвечают ученые!

Наш сон зависит не от возраста или усталости, а от развития мозга

ТехИнсайдер
Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать

Уникальная оптико-цифровая система кодирования изображений и цифровых данных

ТехИнсайдер
Что читать, если вы слишком тревожны? Фрагмент книги Роланда Паульсена «А вдруг?...Тревога: как она управляет нами, а мы — ею» Что читать, если вы слишком тревожны? Фрагмент книги Роланда Паульсена «А вдруг?...Тревога: как она управляет нами, а мы — ею»

Отрывок из книги «А вдруг?...» — актуального и злободневного нонфикшна о тревоге

Правила жизни
На свою голову: правда и мифы о пересадке волос На свою голову: правда и мифы о пересадке волос

Самая достоверная информация о трансплантации волос

Правила жизни
Могут ли домашние питомцы смотреть телевизор. Они что-нибудь видят? Могут ли домашние питомцы смотреть телевизор. Они что-нибудь видят?

Питомцы могут смотреть телевизор, они понимают, что происходит на нем?

ТехИнсайдер
«Госсмех: сталинизм и комическое» «Госсмех: сталинизм и комическое»

«Госсмех: сталинизм и комическое»: какими были юмор и сатира в сталинскую эпоху

N+1
Как заблокировать в Вайбере пользователей и чаты Как заблокировать в Вайбере пользователей и чаты

Как защитить себя в Вайбере от надоедливых пользователей?

CHIP
Что делать, если ваша одежда плохо пахнет после стирки: 7 причин неприятного запаха Что делать, если ваша одежда плохо пахнет после стирки: 7 причин неприятного запаха

После стирки в стиральной машине одежда пахнем чем-то тухлым?

ТехИнсайдер
Кристина Краснянская: «Мы не просто развешиваем произведения, а создаем объемную историю» Кристина Краснянская: «Мы не просто развешиваем произведения, а создаем объемную историю»

Кристина Краснянская о будущих коллаборациях и новых масштабных проектах

Grazia
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная деревенская история от Марьяны Романовой

VOICE
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Отрывок из книги "Малахитовый лес" о поселке, способном изменять судьбы

VOICE
Открыть в приложении