«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

Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения

Ученые предложили разделить ожирение на две различные формы

N+1
Александр Семчев: Александр Семчев:

Александр Семчев поделился новостями о своей актерской карьере и жизни

Караван историй
Открывая космос Открывая космос

Путеводитель женщины-астронавта по миру миссий, чудес и перемен в космосе

kiozk originals
Как познакомиться с мужчиной для серьезных отношений Как познакомиться с мужчиной для серьезных отношений

Психолог рассказала о нескольких проверенных способах найти серьезные отношения

Psychologies
Борьба со старением: новые подходы и тренды Борьба со старением: новые подходы и тренды

Что сегодня предлагает от старения превентивная медицина?

РБК
Как управлять гормонами счастья: научные способы улучшить настроение — попробуйте сами Как управлять гормонами счастья: научные способы улучшить настроение — попробуйте сами

Как связаны приятные эмоции и внутренние химические реакции?

Psychologies
Как нарциссы нами манипулируют: 10 опасных приемов — знайте их Как нарциссы нами манипулируют: 10 опасных приемов — знайте их

К каким способам уничижения прибегают нарцисса?

Psychologies
82-летняя писательница Анни Эрно стала лауреатом Нобелевской премии. Прочитайте главу из ее книги об аборте 82-летняя писательница Анни Эрно стала лауреатом Нобелевской премии. Прочитайте главу из ее книги об аборте

В чем особенность романов французской писательницы Анни Эрно?

Psychologies
Почему в Москве болит голова? Объясняет врач-невролог Почему в Москве болит голова? Объясняет врач-невролог

Почему в мегаполисе так часто болит голова?

Psychologies
Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году

Зачем сегодня химики «кликают», и что для этого нужно?

N+1
В счастливое будущее без хлама: 7 вещей, от которых вам следует избавиться перед Новым годом В счастливое будущее без хлама: 7 вещей, от которых вам следует избавиться перед Новым годом

Избавившись от хлама, вы освободите место для более нужных и новых вещей!

ТехИнсайдер
«Ей сложно конкурировать»: Меган Маркл посоветовали создать собственный бренд, основанный не на жалобах «Ей сложно конкурировать»: Меган Маркл посоветовали создать собственный бренд, основанный не на жалобах

Биограф намекнула Меган Маркл, что ей пора перестать жаловаться

VOICE
Дагомейские амазонки: история африканских воительниц, которых боялись даже солдаты Дагомейские амазонки: история африканских воительниц, которых боялись даже солдаты

Западноафриканское королевство Дагомея сравнивали со Спартой

Forbes
8 самых распространенных заблуждений про кофе 8 самых распространенных заблуждений про кофе

Давай проверим, что ты знаешь про самую популярную зависимость современности!

Maxim
Дневник тревог: зачем он нужен и как правильно его вести Дневник тревог: зачем он нужен и как правильно его вести

Чем помогает дневник тревог и какие правила нужно соблюдать при его ведении?

Psychologies
Лучший друг человека: как собаки работают в социальных проектах и помогают людям Лучший друг человека: как собаки работают в социальных проектах и помогают людям

Что делают собаки, вовлеченные в социальные проекты для помощи людям

Forbes
5 продуктов, которые сделают ваши нервы крепче 5 продуктов, которые сделают ваши нервы крепче

Как помочь организму справиться со стрессом и сезонными переменами?

Psychologies
Магия вечера: 6 правил удачного окончания дня Магия вечера: 6 правил удачного окончания дня

Устроив себе приятный вечер, мы даем мозгу поверить, что день был не так уж плох

Psychologies
Почему мы скрываем доходы и траты от партнера: 3 вида финансовой измены Почему мы скрываем доходы и траты от партнера: 3 вида финансовой измены

Что такое финансовые измены и насколько они опасны для отношений в паре?

Psychologies
6 шагов: программа-минимум по уходу за лицом вечером для женщин старше 40 6 шагов: программа-минимум по уходу за лицом вечером для женщин старше 40

Существует один общий и одобренный экспертами пошаговый метод ухода за кожей

VOICE
Вредные установки Вредные установки

Как стать той женщиной, которую все провожают взглядами?

Лиза
Чем сложный секс лучше простого Чем сложный секс лучше простого

Парадоксы биологии — мейоз

СНОБ
В 30, 40 и 50: какие вещи можно оставить, а какие выбросить в разном возрасте В 30, 40 и 50: какие вещи можно оставить, а какие выбросить в разном возрасте

Есть ли возрастные границы у разных предметов гардероба?

VOICE
Как поставить пароль на компьютер: несколько способов для разных ОС Как поставить пароль на компьютер: несколько способов для разных ОС

Как поставить пароль на компьютер с разными версиями Windows

CHIP
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная деревенская история от Марьяны Романовой

VOICE
10 предметов, которые должны быть в сумке у мужчины 10 предметов, которые должны быть в сумке у мужчины

Полезные мелочи, которые может и не спасут жизнь, но существенно ее облегчат

Maxim
14 секретов долгого брака — узнайте, как живут счастливые пары 14 секретов долгого брака — узнайте, как живут счастливые пары

Секрет долгой и счастливой семейной жизни — делать то, что важно для вас двоих

Psychologies
Как выбор чашки для кофе может повлиять на вкус напитка Как выбор чашки для кофе может повлиять на вкус напитка

Тип кофейной чашки может повлиять на то, как вы воспринимаете вкус напитка!

ТехИнсайдер
«Его бывшая лезет в наши отношения»: кто в этом виноват? «Его бывшая лезет в наши отношения»: кто в этом виноват?

Третий лишний — как бывшая партнера может влиять на ваши отношения

Psychologies
На берегу Красного моря раскопали храм Сокола с принесенными в жертву птицами На берегу Красного моря раскопали храм Сокола с принесенными в жертву птицами

Ритуальное сооружение нашли во время работ в античном порте Береника

N+1
Открыть в приложении