Легендарный физик Альберт Эйнштейн считал квантовую механику ошибочной теорией, потому что квантовый мир часто противоречит здравому смыслу. Например, известно, что процесс измерения частицы меняет ее. Поэтому точно узнать все свойства частицы невозможно, так как в процессе исследования наблюдатель влияет на результат. Это явление назвали эффектом наблюдателя: акт измерения феномена непоправимо влияет на него.
Эйнштейн считал, что реальность не может быть настолько ненадежной. Но современная наука признает существование квантовой механики в целом, и квантовой телепортации в частности. Более того, квантовую телепортацию уже реализовали на практике.
Что такое квантовая телепортация
Главное, что нужно знать: при квантовой телепортации не происходит перемещения объекта из одного места в пространстве в другое — как при телепортации в киношном смысле этого слова. При помощи квантовой телепортации мгновенно перемещается не сам объект, а состояние этого объекта. Кроме того, речь не идет о перемещении предметов или тем более человека. Пока люди могут передавать только состояние отдельных элементарных частиц.
Как происходит квантовая телепортация
Для того чтобы осуществить квантовую телепортацию, нужно создать квантовую запутанную пару, то есть две частицы, которые зависят друг от друга. Они связаны между собой таким образом, что измерение свойств одной частицы моментально влияет на другую, вне зависимости от того, насколько они удалены друг от друга. Например, у наблюдателя есть два запутанных фотона. Он измеряет их поляризацию или направление, в котором они двигаются. Если у одного фотона вертикальная поляризация, то у другого будет точно такая же поляризация. Согласно стандартной интерпретации квантовой механики, частицы одновременно находятся в горизонтальном или вертикальном состоянии, пока их не измерят. Если измерить одну частицу в запутанной паре, то как бы далеко она ни находилась от второй, та сразу же получает всё измеримое состояние.
Для чего нужна квантовая телепортация
Квантовая телепортация способна помочь в создании сверхзащищенного квантового интернета. Попытка подслушать одну из квантовых передач изменит её (см. эффект наблюдателя). Испорченная передача станет узнаваема, потому что частицы перестанут быть запутанными или передача полностью уничтожится. Таким образом никто не сможет взломать сеть.
Когда впервые осуществили квантовую телепортацию
Первая экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона состоялась в 1997 году в Италии. После этого ученые разных стран ставили все новые рекорды в этой области. Например, в 2004 году австрийские физики телепортировали фотоны на расстояние 600 метров через реку Дунай. В 2010 году в эксперименте китайских физиков квантовое состояние фотонов передалось на 16 км. А в 2017 году Китай совершил первую квантовую телепортацию с Земли на орбиту. Ученые телепортировали одиночные фотоны с наземной обсерватории на спутник, удаленный на 1400 км. В прошлом году ученые из Великобритании и Дании провели первую в мире квантовую телепортацию между двумя чипами, а в этом году американские физики доказали, что квантовая телепортация возможна не только для фотонов, но и для электронов. Эти открытия создадут новые пути развития технологии квантовых компьютеров, которые, в свою очередь, позволят совершить прорыв в медицине, науке и технике.
Возможна ли квантовая телепортация для людей
В теории да. Но для этого пришлось бы запутывать каждую частицу в теле с таким же количеством частиц в точке назначения. Каждое состояние и позицию этих частиц нужно будет просканировать и передать в другое место. Ожидающие частицы запутаются и получат переданную им информацию, моментально приняв состояние, идентичное оригинальным частицам. Но проблема в том, что телепортация также подвержена эффекту наблюдателя. Процесс сканирования частиц тела моментально бы все их изменил. И неясно, остался бы при этом телепортируемый самим собой.
Ответа на этот вопрос нет и не будет. По крайней мере до тех пор, пока Большой адронный коллайдер не выполнит свою главную задачу: достоверно обнаружить хоть какие-нибудь отклонения от Стандартной модели — совокупности теорий, составляющих современное представление о фундаментальных частицах и взаимодействиях.
Читайте также:
Ученые впервые телепортировали объект с Земли в космос
Что такое коллайдер и зачем он нужен
