Квантовая телепортация открытие 21 века кратко
Обновлено: 05.07.2024
Генная инженерия вышла на новый уровень
Революционный метод манипуляции ДНК при помощи так называемого CRISP -механизма позволяет избирательно редактировать определенные гены, что раньше было невозможно.
Математика
Доказана теорема Пуанкаре
Астрономия
Открыта карликовая планета Эрида
Впервые Эриду сфотографировали еще 21 октября 2003 года, но заметили на снимках только в начале 2005-го. Ее открытие стало последней каплей в спорах о судьбе Плутона (продолжать ли его считать планетой или нет), что изменило привычный образ Солнечной системы (см. стр. 142–143).
Обнаружена вода на Марсе
Физика
Глобальное потепление — быстрее, чем ожидалось
В 2015 году ученые из Всемирного центра мониторинга ледников при Цюрихском университете (Швейцария) под руководством доктора Михаэля Цемпа, работая совместно с коллегами из 30 стран, установили, что темп таяния ледников на Земле к настоящему времени, по сравнению c усредненными показателями за XX век, вырос в два-три раза.
Обнаружена квантовая телепортация
Такая телепортация отличается от телепортации, о которой любят говорить фантасты, — при ней материя или энергия не передаются на расстояние. Эксперименты по передаче квантовых состояний на большие расстояния были удачно проведены за последние 15 лет не менее чем десятком научных групп. Квантовая телепортация очень важна для создания сверхзащищенных шифров и квантовых компьютеров.
Экспериментально подтверждено существование графена
Его двумерная (толщиной в один атом) кристаллическая решетка проявляет необычные электрофизические свойства. Впервые графен был получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году (Нобелевская премия за 2010-й). Его планируется использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. Кроме того, графен — второй по прочности материал на свете (на первом месте — карбин).
Доказано существование кварк-глюонной плазмы
Кубит — это и есть состояние, которое передается при квантовой телепортации. Квантовый бит находится в суперпозиции двух состояний. Классическое состояние находится, например, либо в состоянии 0, либо в состоянии 1. Квантовое находится в суперпозиции, и, что очень важно, пока мы его не измерим, оно не будет определено. Представим себе, что у нас был кубит на 30% — 0 и на 70% — 1. Если мы его измерим, мы можем получить как 0, так и 1. За одно измерение нельзя ничего сказать. Но если приготовить 100, 1000 таких одинаковых состояний и раз за разом их измерять, мы можем достаточно точно охарактеризовать это состояние и понять, что действительно там было 30% — 0 и 70% — 1.
Это пример получения информации классическим способом. Получив большое количество данных, адресат может воссоздать это состояние. Однако квантовая механика позволяет не готовить много состояний. Представим себе, что оно у нас есть только одно, уникальное, а второго такого нет. Тогда в классике передать его уже не получится. Физически, напрямую, это тоже не всегда возможно. А в квантовой механике мы можем использовать эффект запутанности.
Мы также используем явление квантовой нелокальности, то есть явление, которое невозможно в привычном для нас мире, для того чтобы здесь это состояние исчезло, а там появилось. Причем самое интересное, что применительно к тем же квантовым объектам существует теорема о неклонировании. То есть невозможно создать второе идентичное состояние. Надо уничтожить одно, чтобы появилось другое.
Что такое эффект запутанности? Это особым образом приготовленные два состояния, два квантовых объекта — кубита. Для простоты можно взять фотоны. Если эти фотоны разнести на большое расстояние, они будут коррелировать между собой. Что это значит? Представим себе, что у нас один фотон синий, а другой зеленый. Если мы их разнесли, посмотрели и у меня оказался синий, значит, у вас оказался зеленый, и наоборот. Или если взять коробку обуви, где есть правый и левый ботинок, незаметно их вытащить и в мешке отнести один ботинок вам, другой мне. Вот я открыл мешок, смотрю: у меня правый. Значит, у вас точно левый.
Квантовый случай отличается тем, что состояние, которое пришло ко мне до измерения, не синее и не зеленое — оно в суперпозиции синего и зеленого. После того как вы разделили ботинки, результат уже предопределен. Пока мешки несут, пока их еще не открыли, но уже точно понятно, что там будет. А пока квантовые объекты не измерены, еще ничего не решилось.
Если взять не цвет, а поляризацию, то есть направление колебаний электрического поля, можно выделить два варианта: вертикальная и горизонтальная поляризация и +45° — -45°. Если сложить вместе в равной пропорции горизонтальную и вертикальную, то получится +45°, если вычесть одну из другой, то -45°. Теперь представим, что точно так же один фотон попал ко мне, а другой к вам. Я посмотрел: он вертикальный. Значит, у вас горизонтальный. Теперь представим, что я увидел вертикальный, а вы посмотрели его в диагональном базисе, то есть посмотрели — он +45° или -45°, вы увидите с равной вероятностью тот ли иной исход. Но если я посмотрел в диагональном базисе и увидел +45°, то точно знаю, что у вас -45°.
Квантовая запутанность связана с фундаментальными свойствами квантовой механики и так называемым парадоксом Эйнштейна — Подольского — Розена. Эйнштейн так долго протестовал против квантовой механики, потому что считал, что природа не может со скоростью, большей скорости света, передавать информацию о состоянии. Мы же можем разнести фотоны очень далеко, например на световой год, а открывать одновременно. И мы все равно увидим эту корреляцию.
Но на самом деле теорию относительности это не нарушает, потому что информацию с помощью этого эффекта мы передать все равно не можем. Измеряется либо вертикальный, либо горизонтальный фотон. Но неизвестно заранее, какой именно он будет. Несмотря на то что нельзя передавать информацию быстрей скорости света, запутанность позволяет реализовать протокол квантовой телепортации. В чем он заключается? Рождается запутанная пара фотонов. Одна направляется к передатчику, другая — к приемнику. Передатчик производит совместное измерение целевого фотона, который он должен передать. И с вероятностью ¼ он получит результат OK. Он может сообщить об этом получателю, и получатель в этот момент узнает, что у него точно такое же состояние, как было у передатчика. А с вероятностью ¾ он получает другой результат — не то чтобы неуспешное измерение, а просто другой результат. Но в любом случае это полезная информация, которую можно передать получателю. Получатель в трех из четырех случаев должен произвести дополнительный поворот своего кубита, чтобы получить передаваемое состояние. То есть передается 2 бита информации, и при помощи них можно телепортировать сложное состояние, которое ими закодировать нельзя.
Одна из главных сфер применения квантовой телепортации — это так называемая квантовая криптография. Идея этой технологии заключается в том, что одиночный фотон невозможно клонировать. Следовательно, мы можем передавать информацию в этом одиночном фотоне, и никто не сможет ее продублировать. Более того, при любой попытке кем-то узнать что-то об этой информации состояние фотона изменится или разрушится. Соответственно, любая попытка получить эту информацию посторонним будет замечена. Это можно использовать в криптографии, в защите информации. Правда, передается не полезная информация, а ключ, которым потом уже классически возможно абсолютно надежно передавать информацию.
У этой технологии есть один большой недостаток. Дело в том, что, как мы уже раньше говорили, создать копию фотона невозможно. Обычный сигнал в оптоволокне можно усилить. Для квантового случая усилить сигнал невозможно, так как усиление будет эквивалентно некоторому перехватчику. В реальной жизни, в реальных линиях передача ограничена расстоянием приблизительно до 100 километров. В 2016 году Российским квантовым центром была проведена демонстрация на линиях Газпромбанка, где показали квантовую криптографию на 30 километрах волокна в городских условиях.
В лаборатории мы способны показывать квантовую телепортацию на расстоянии до 327 километров. Но, к сожалению, большие расстояния непрактичны, потому что фотоны теряются в волокне и скорость получается очень низкая. Что делать? Можно поставить промежуточный сервер, который будет получать информацию, расшифровывать, потом снова зашифровывать и передавать дальше. Так делают, например, китайцы при строительстве своей сети квантовой криптографии. Такой же подход используют и американцы.
Квантовая телепортация в данном случае — это новый метод, который позволяет решить задачу квантовой криптографии и увеличить расстояние до тысяч километров. И в этом случае тот самый фотон, который передается, многократно телепортируется. Над этой задачей работает множество групп во всем мире.
Представим себе цепочку телепортаций. В каждом из звеньев есть генератор запутанных пар, который должен их создавать и распределять. Это не всегда удачно происходит. Иногда нужно ждать, пока успешно произойдет очередная попытка распределения пар. И у кубита должно быть какое-то место, где он подождет телепортации. Это и есть квантовая память.
В квантовой криптографии это своего рода промежуточная станция. Называются такие станции квантовыми повторителями, и они сейчас являются одним из основных направлений для исследований и экспериментов. Это популярная тема, в начале 2010-х повторители были очень отдаленной перспективой, но сейчас задача выглядит реализуемой. Во многом потому, что техника постоянно развивается, в том числе за счет телекоммуникационных стандартов.
Если вы придете в лабораторию квантовых коммуникаций, то вы увидите много электроники и волоконную оптику. Вся оптика стандартная, телекоммуникационная, лазеры в маленьких стандартных коробочках — чипах. Если вы зайдете в лабораторию Александра Львовского , где, в частности, делают телепортацию, то вы увидите оптический стол, который стабилизирован на пневмоопорах. То есть если этот стол, который весит тонну, потрогать пальцем, то он начнет плавать, покачиваться. Это сделано по причине того, что техника, которая реализует квантовые протоколы, очень чувствительна. Если вы поставите на жесткие ножки и будете ходить вокруг, то это все будет по колебаниям стола. То есть это открытая оптика, достаточно большие дорогие лазеры. В целом это достаточно громоздкое оборудование.
Исходное состояние готовится лазером. Для подготовки запутанных состояний используется нелинейный кристалл, который накачивается импульсным или непрерывным лазером. За счет нелинейных эффектов рождаются пары фотонов. Представим себе, что у нас есть фотон энергии два — ℏ(2ω), он преобразуется в два фотона энергии один — ℏω+ ℏω. Эти фотоны рождаются только вместе, не может сначала отделиться один фотон, потом другой. И они связаны (запутаны) и проявляют неклассические корреляции.
Итак, в случае квантовой телепортации наблюдается эффект, который в ежедневной жизни мы наблюдать не можем. Но зато был очень красивый, фантастический образ, который как нельзя кстати подходил для описания этого явления, поэтому и назвали так — квантовая телепортация. Как уже было сказано, нет момента времени, когда здесь кубит еще существует, а там он уже появился. То есть сначала здесь уничтожено, а только потом там появляется. Это и есть та самая телепортация.
Квантовая телепортация была предложена теоретически в 1993 году группой американских ученых под руководством Чарльза Беннета — тогда и появился этот термин. Первая экспериментальная реализация была проведена в 1997 году сразу двумя группами физиков в Инсбруке и Риме. Постепенно ученым удавалось передавать состояния на все большее расстояние — от одного метра до сотен километров и более.
Сейчас люди пытаются делать эксперименты, которые, возможно, в будущем станут основой для квантовых повторителей. Ожидается, что спустя 5–10 лет мы увидим реальные квантовые повторители. Развивается и направление передачи состояния между объектами разной природы, в том числе в мае 2016 года была проведена гибридная квантовая телепортация в Квантовом центре, в лаборатории Александра Львовского. Теория тоже не стоит на месте. В том же Квантовом центре под руководством Алексея Федорова разрабатывается протокол телепортации уже не в одну сторону, а двунаправленный, чтобы с помощью одной пары сразу одновременно навстречу друг другу телепортировать состояния.
В рамках нашей работы над квантовой криптографией создается квантовое устройство распределения и ключа, то есть мы генерируем ключ, который невозможно перехватить. А дальше уже пользователь может зашифровать этим ключом информацию, используя так называемый одноразовый блокнот. Новые преимущества квантовых технологий должны раскрыться в ближайшее десятилетие. Развивается создание квантовых сенсоров. Их суть в том, что за счет квантовых эффектов мы можем гораздо точнее измерять, например, магнитное поле, температуру. То есть берутся так называемые NV-центры в алмазах — это крошечные алмазы, в них есть азотные дефекты, которые ведут себя квантовые объекты. Они очень похожи на замороженный одиночный атом. Смотря на этот дефект, можно наблюдать изменения температуры, причем и внутри одиночной клетки. То есть измерить не просто температуру под мышкой, а температуру органеллы внутри клетки.
В Российском квантовом центре также есть проект спинового диода. Идея такова, что мы можем взять антенну и начать очень эффективно собирать энергию из фоновых радиоволн. Достаточно вспомнить, сколько Wi-Fi-источников сейчас в городах, чтобы понять, что энергии радиоволн вокруг очень много. Ее можно использовать для носимых датчиков (например, для датчика уровня сахара в крови). Для них нужна постоянная энергетическая подпитка: либо батарейка, либо такая система, которая собирает энергию, в том числе от мобильного телефона. То есть, с одной стороны, эти задачи можно решать с существующей элементной базой с определенным качеством, а с другой стороны, можно применить квантовые технологии и решить эту задачу еще лучше, еще более миниатюрно.
Квантовая механика очень сильно изменила человеческую жизнь. Полупроводники, атомная бомба, атомная энергетика — это все объекты, работающие благодаря ей. Весь мир сейчас бьется над тем, чтобы начать управлять квантовыми свойствами одиночных частиц, в том числе запутанных. Например, в телепортации участвуют три частицы: одна пара и целевая. Но каждая из них управляется отдельно. Индивидуальное управление элементарными частицами открывает новые горизонты для техники, в том числе квантовый компьютер.
Юрий Курочкин , кандидат физико-математических наук, глава лаборатории квантовых коммуникаций Российского квантового центра.
В 2017 году исследователи из Китая телепортировали объект в открытый космос. Это был не человек, не собака и даже не молекула. Это был фотон. А точнее — информация, описывающая конкретный фотон. Но почему это называют телепортацией?
Суть в том, что квантовая телепортация мало связана с телепортацией как таковой. Это скорее вопрос создания интернета, который нельзя взломать. Но прежде чем мы перейдем непосредственно к этому вопросу, поговорим об одном парадоксе.
Гениальный физик и автор Специальной и Общей теорий относительности Альберт Эйнштейн считал квантовую механику ошибочной теорией. В 1935 году он вместе с физиками Борисом Подольским и Натаном Розеном написал статью, в которой определил парадокс, ставящий под сомнение практически все, что связано с квантовой механикой, — ЭПР-парадокс.
Зачастую, чтобы наблюдать атом, мы на него светим. Фотоны этого света взаимодействуют с частицей, тем самым влияя на ее позицию, момент импульса, спин или другие характеристики. В квантовом мире применение фотонов для наблюдения атома сродни использованию шаров для боулинга, чтобы пересчитать кегли в конце кегельбана. В итоге точно узнать все свойства частицы невозможно, так как в процессе ее исследования наблюдатель влияет на результат.
Эффект наблюдателя часто путают с идеей о том, что сознание каким-то образом может повлиять на действительность или даже создать ее. На самом деле, в этом эффекте нет ничего сверхъестественного, так как для него вовсе не требуется сознание.
Мы не можем быть сторонними наблюдателями. В квантовых системах человек всегда принимает активное участие, смазывая результаты.
И ничто так сильно не подчеркивало слабость квантовой механики, как парадокс квантовой запутанности.
Иногда на квантовых масштабах частицы могут стать взаимосвязанными между собой таким образом, что измерение свойств одной частицы моментально влияет на другую, вне зависимости от того, насколько они удалены друг от друга. Это и есть квантовая запутанность.
Согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться быстрее света. Однако квантовая запутанность, похоже, нарушала это правило. Если одна частица запутана с другой, а любое возможное изменение, происходящее с одной из них, влияет на вторую, значит, между ними должна происходить какая-то связь. Иначе как они могут влиять друг на друга? Но если это происходит моментально, несмотря на расстояния, эта связь должна происходить быстрее скорости света — отсюда тот самый ЭПР-парадокс.
Уже после смерти Эйнштейна неоднократно было доказано, что квантовая механика верна и работает, пусть и зачастую противоречит здравому смыслу. Ученые подтвердили, что парадокс квантовой запутанности — реальный феномен, и вообще это не парадокс. Несмотря на то что запутанность происходит моментально, никакая информация не может быть передана между частицами быстрее скорости света.
При направлении лазерного луча через специальный кристалл испущенные им фотоны запутываются. Так что, когда в запутанной паре измеряется один фотон, сразу становится известно состояние другого. Если использовать их квантовые состояния в качестве переносчика сигнала, то между двумя фотонами можно передавать информацию. Это проделывали и раньше в лабораториях по всему миру, но никогда прежде этот процесс не проходил на таком расстоянии.
Квантовый интернет на основе запутанных частиц было бы практически невозможно взломать. И все благодаря эффекту наблюдателя.
Если кто-то попытается перехватить одну из таких квантовых передач, по сути, это будет попытка наблюдать частицу, что — как мы уже знаем — изменит ее. Скомпрометированная передача стала бы сразу заметна, так как частицы перестали бы быть запутанными или передача была бы полностью уничтожена.
Квантовый интернет был бы практически на 100% безопасной коммуникационной сетью. Не имея доступа к запутанным частицам, никто не смог бы его взломать. А если бы кто-то все-таки получил доступ к одной из запутанных частиц, это бы тут же заметили, так как пропала бы частица, а значит, интернет перестал бы работать. Именно таким образом это может быть полезно больше, чем устройство для телепортации фотонов.
Сможем ли мы однажды — когда-нибудь в далеком будущем — использовать эту же технику для телепортации крупных объектов или даже людей? Теоретически да. Для этого пришлось бы запутывать каждую частицу в теле с таким же количеством частиц в точке назначения. Каждое состояние и позиция всех ваших частиц будет необходимо просканировать и передать в другое место. Ожидающие частицы запутаются и примут переданную им информацию, моментально приняв состояние, идентичное оригинальным частицам. По сути, это то же самое, что произошло с фотонами в китайском эксперименте. Разница лишь в том, что здесь речь идет о каждой частице в вашем теле.
Тем не менее не стоит сильно радоваться. Телепортация также подвержена эффекту наблюдателя. Процесс сканирования, измеряющий все ваши частицы, моментально бы все их изменил. Вполне возможно, что изменения были для вас малоприятными, вы превратились бы в неузнаваемую квантовую слизь. Вы бы перестали существовать в изначальной точке и появились бы в другой — абсолютно таким же, но уже с новым набором частиц. Но остались бы вы собой или нет — совсем другой вопрос.
Путь технологии, которая может помочь в создании сверхзащищённого квантового интернета.
В начале 20 века учёные полагали, что понимают фундаментальные принципы природы. Атомы — прочный строительный блок всего созданного на Земле, люди доверяли ньютоновским законам движения, и казалось, что большинство проблем физики уже решили.
Однако с появлением теории относительности Эйнштейна, которая заменила классическую (ньютоновскую) механику, учёные поняли, что их знания далеки от полноценных. Интерес вызвала квантовая механика, которая полностью изменила фундаментальные законы физики.
Квантовая телепортация возможна благодаря явлению квантовой запутанности. Явление позволяет создать две частицы, которые полностью зависят 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. Это как если бы два человека кидали кости и всегда получали одинаковый результат: он всегда случайный, но идентичный у двух людей.
Допустим, один фотон из запутанной пары находится в Москве, а второй в Новосибирске. В Москве учёный измеряет один из запутанных фотонов и третью частицу одновременно. Он выясняет их свойства относительно друг друга: одинаковые они или противоположны. После измерения частицы разрушаются.
Предположим, учёный выяснил, что частицы противоположны. Он передаёт информацию коллеге из Новосибирска. Второй ученый измеряет свой запутанный фотон и знает, что противоположность его измерения — бит информации, которую он должен был получить.
Исследователи квантовой телепортации обычно генерируют запутанную пару в одном месте. Они измеряют состояние одной из запутанных частиц и сравнивают её с третьей, которая содержит бит информации для отправки. Затем с помощью лазерного луча передают информацию об относительном состоянии частиц вместе со второй запутанной частицей в другое место.
Но так как частицы чувствительны и малы, они могут потеряться. Первые эксперименты по квантовой телепортации включали передачу частиц на небольшие расстояния — несколько сантиметров. Затем ученые научились передавать частицы на несколько километров, а затем на сотни и тысячи километров.
Квантовая телепортация способна помочь в создании сверхзащищённого квантового интернета. Его почти невозможно взломать. Попытка подслушать одну из квантовых передач изменит её. Испорченная передача станет узнаваема, потому что частицы перестанут быть запутанными или передача полностью уничтожится. Таким образом, никто, не имея доступа к запутанной паре частиц, не сможет взломать сеть.
Долгое время учёные не воспринимали идею телепортации серьёзно. Считалось, что она нарушает принцип неопределённости, запрещающий любому измерительному или сканирующему процессу извлекать информацию из атома или другого объекта.
Чем дольше сканируется объект, тем больше на него влияет процесс сканирования. Оно продолжается до тех пор, пока исходное состояние объекта не нарушится так, что нельзя получить достаточное количество информации для создания точной копии. А так как нельзя извлечь все свойства для создания идеальной копии, то сделать её невозможно.
Однако в 1993 году в журнале Physical Review Letters шесть физиков-теоретиков Чарльз Беннетт из IBM, Жиль Брассар, Клод Крепо и Ричард Джозза из Монреальского университета, Ашер Перес из Израильского технологического института и Уильям Уотерс из колледжа Уильямс опубликовали статью, в которой рассказали об использовании парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена, чтобы обойти принцип неопределённости.
Ученые описали, что имея в каждой из лабораторий пару запутанных частиц и возможность обменяться двумя битами информации, можно передать информацию от первой частицы ко второй, которая находится у удалённой лаборатории. Квантовая информация с первой частицы исчезает и восстанавливается на второй благодаря их запутанности.
Команда Беннетта создала квантовую теорию запутанности и предложила несколько методов для точной передачи классической и квантовой информации через шумные каналы.
Под руководством Антона Цайлингера из Университета Инсбрука и Франческо де Мартини из Университета Рима прошла первая экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона.
В июньском журнале Nature вышла статья, в которой две группы ученых рассказали о телепортации квантового состояния атома. Команда американских ученых телепортировала кубит на основе иона атома бериллия, а австрийская — квантовое состояние иона атома кальция. Эти эксперименты сделали большой шаг в создании квантовых компьютеров и реализации квантовой криптографии.
В этом же году физики Венского университета телепортировали фотоны на расстояние 600 метров через реку Дунай. Для эксперимента учёные использовали канализационную систему под руслом реки, по которой протянули оптоволоконный кабель. По словам учёных, ценность эксперимента в том, что они провели его в условиях, максимально приближённых к реальным.
Учёные впервые передали информацию между светом и веществом: квантами лазерного излучения и атомами цезия. Исследователи из Института квантовой оптики имени Макса Планка в Гархинге и Института Нильса Бора в Копенгагене перенесли квантовое состояние светового импульса в макроскопический объект — ансамбль из 10-12 атомов.
Физики впервые телепортировали квантовое состояние кубита на один метр. До этого телепортация удавалась на более короткие расстояния.
В эксперименте физиков из Научно-технического университета Китая и Университета Цинхуя квантовое состояние фотонов передалось на 16 км. Средняя точность передачи достигла 89%, что превышало предел предыдущих исследований на две трети. Исследование подтвердило возможность квантовой телепортации в космосе и шагом вперёд в использовании квантовой коммуникации в глобальном масштабе.
Группа китайских ученых сообщила, что они провели квантовую телепортацию через озеро Цинхай — на расстояние 97 км. Предыдущий рекорд — 16 км, установленный этими же исследователями.
Физики Делфтского технического университета (Нидерланды) продемонстрировали квантовую телепортацию между двумя кубитами, отдалённых друг от друга на три метра. Ученые достигли точной телепортации квантовой информации на короткие расстояния. Это стало важным шагом на пути к созданию квантового интернета.
Спустя несколько месяцев исследователи из Университета Женевы провели эксперимент, в котором телепортировали фотон с помощью оптоволоконного кабеля на рекордное расстояние для этого типа передачи — 25 км. Команда побила свой же рекорд, установленный в 2003 году.
Группа учёных из Национального института стандартов и технологий США телепортировала фотоны по оптоволоконному кабелю на 102 км. Новую технологию можно использовать для создания устройств — квантовых ретрансляторов. Они периодически могут передать данные, чтобы расширить охват сети и, возможно, этого будет достаточно, чтобы построить квантовый интернет.
то как бы далеко она ни находилась от второй, та СРАЗУ ЖЕ получает всё измеримое состояние
У кого-нибудь есть ссылка на человекопонятное объяснение (желательно, по-русски, т.к. по-английски такие хитрые материи тяжко воспринимать) вот этого момента про "сразу же"? На Википедию, плз, не отправляйте, там второй абзац старательно взрывает мозг глубиной формулировки.
етот джентльмен очень доходчиво все объяснил. я все понял и, кажется, мой кот тоже все понял.
а когда я прочел ето предложение:
"Если измерить одну частицу в запутанной паре, то как бы далеко она ни находилась от второй, та сразу же получает всё измеримое состояние."
понял, только, что баба писала.
мораль.
| человекопонятное объяснение вот этого момента про "сразу же"
"сразу же" - одномоментно. Даже, если частицы на разных "краях" вселенной.
Раскрываю суть непонимания.
Из Википедии:
Измерение параметра одной частицы приводит к мгновенному (выше скорости света) прекращению запутанного состояния другой, что находится в логическом противоречии с принципом локальности (при этом теория относительности не нарушается и информация не передаётся).
Вот в чём соль этой загогулины я никак не пойму. Прекращение запутанного состояния (схлопывание волновой функции и возникновение детерминированных состояний у запутанных частиц) происходит одномоментно, но теория относительности не нарушается, т.к. по факту информация быстрее света не передаётся. Как я понимаю, в этой части исследования уже вышли из области гипотез и споров.
Я не говорю о полном объяснении происходящего — его до сих пор у учёных умов нет, только гипотезы. Я лишь о разъяснении парадоксального на первый взгляд (и не только на первый) момента с тем, что мгновенное распространение события как бы и есть, и в то же время его нет.
После того как запутали частицы, они стали единым целым (будто одна такая "распределенная" по пространству частица). А так как частица переходит из одного состояния в другое одномоментно, то и получается, что разлетевшиеся спутанные фотоны одномоментно "получают" некое состояние.
Как сильно притянутая за уши аналогия: создали два ярлыка на один файл, растащили их по разным папкам, затем удалили файл, разрушив связь, и потом "измерив" ярлыки, узнаём одно и то же состояние файла. При этом нам не потребовалось для "измерения" одного ярлыка как то взаимодействовать с другим, т.е. информация от одного другому не передавалась.
Ваша аналогия, увы, слишком грубая, по-моему. Я в ней не вижу места разъяснению существования мгновенной "связи" между запутанными частицами ("жуткого дальнодействия" словами Эйнштейна), не противоречащей теории относительности.
Да, сильно грубая. Может быть внутри нашего мира и невозможно понять как это реализовано. В случае симуляции нашей вселенной, например, такое дальнодействие вполне организуемо.
Так прикол в том, что меня не объяснение явления дальнодействия интересует. Т.е., интересует, конечно, но сейчас речь не о том. ))
Я хочу найти внятное и цельное объяснение того, как так выходит, что это квантовое дальнодействие в каком-то смысле есть (и оно не является математической абстракцией, как было в старой гипотезе со скрытыми параметрами), но в то же время теория относительности не нарушается.
Теория относительности не нарушается, потому что передачи информации не происходит: после измерения одной частицы из пары мы получаем значение ее параметра, которое является случайным. Поскольку с помощью такого измерения невозможно передавать информацию, то она не передается.
Вот что значит вовремя высказанная мысль! Спасибо! ))
Это объяснение я десятки раз прокручивал в голове, но как-то не заходило оно. Видимо, потому что мешало однозначное присутствие в нём дальнодействия. Не зря Эйнштейн прозвал его "жутким" — принять его осознанно можно, а вот смириться с этим подсознательно — трудновато (даже почти ничего не понимая из теории). Но сейчас подсознание, видимо, отступило под напором массы фактов и всё зашло. )))
Читайте также: