«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

Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц

Инженеры создали маску, способную изменять форму лица и цвет кожи

N+1
Урожая — выше крыши Урожая — выше крыши

Как сити-фермеры превращают городские многоэтажки в сады и огороды

РБК
Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров

Ученые разработали первую мРНК-вакцину от птичьего гриппа для коров

ТехИнсайдер
Что на самом деле означает переживать кризис среднего возраста и как его преодолеть Что на самом деле означает переживать кризис среднего возраста и как его преодолеть

Чувство потерянности, бесцельности и опустошения?

ТехИнсайдер
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Как человечество закурило: международная история одной зависимости Как человечество закурило: международная история одной зависимости

Как же мы закурили — и когда?

Правила жизни
Он облил ее кислотой, она вышла за него замуж: очень странная история любви Он облил ее кислотой, она вышла за него замуж: очень странная история любви

«Если ты не будешь моей, то и другому не достанешься»

VOICE
«Сейчас идеальный — уже скучный» «Сейчас идеальный — уже скучный»

Анна Александрова о работе над сериалом и подростковых проблемах

OK!
Время тёплых вещей: простые решения как сохранить внешний вид ваших кашемировых изделий Время тёплых вещей: простые решения как сохранить внешний вид ваших кашемировых изделий

Рассказываем, как продлить срок службы ваших вещей из кашемира!

ТехИнсайдер
Как начинался творческий путь Николая Цискаридзе. Отрывок из автобиографии Как начинался творческий путь Николая Цискаридзе. Отрывок из автобиографии

Фрагмент из автобиографии ведущего артиста Большого театра Николая Цискаридзе

СНОБ
Как определить размер кольца: 3 простых способа Как определить размер кольца: 3 простых способа

Когда и как лучше измерять размер кольца

ТехИнсайдер
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная деревенская история от Марьяны Романовой

VOICE
Физики увидели волны-убийцы в бассейне со стоячими волнами Физики увидели волны-убийцы в бассейне со стоячими волнами

Физики исследовали возникновение перегриновских солитонов в стоячих волнах

N+1
Как установить мелодию на звонок в смартфоне Android? Как установить мелодию на звонок в смартфоне Android?

Вам до чертиков надоел стандартный рингтон смартфона? Пришло время его сменить!

CHIP
Шостакович на пожаре и еще 4 неожиданные ретрофотографии Шостакович на пожаре и еще 4 неожиданные ретрофотографии

Догадаешься ли ты, что именно происходит на фото, не читая разъяснений?

Maxim
Неслучайная случайность Неслучайная случайность

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

OK!
Учим ребенка адекватно выражать злость и гнев: 5 шагов Учим ребенка адекватно выражать злость и гнев: 5 шагов

Рассказываем, как оказать детям помощь в вопросах выражения гнева

Psychologies
Родишь — пройдет: правда о лечебных эффектах беременности Родишь — пройдет: правда о лечебных эффектах беременности

Не иметь детей — вредно для здоровья; роди — и жизнь наладится

СНОБ
Екатерина Манойло: «Отец смотрит на Запад». Отрывок из дебютного романа Екатерина Манойло: «Отец смотрит на Запад». Отрывок из дебютного романа

Глава из многослойной истории поиска собственной идентичности Екатерины Манойло

СНОБ
С тобой плохо, без тебя еще хуже С тобой плохо, без тебя еще хуже

Как распознать зависимые отношения и выбраться из них

Лиза
На изящном: история картины «Смерть Сарданапала», или Особенный романтизм Делакруа На изящном: история картины «Смерть Сарданапала», или Особенный романтизм Делакруа

Чем вдохновлялся французский живописец Делакруа, где лежат истоки его романтизма

Правила жизни
Британские ученые: сокращение потребления соли на 1 г может спасти 4 млн жизней Британские ученые: сокращение потребления соли на 1 г может спасти 4 млн жизней

Ученые из Великобритании нашли способ снизить количество смертей в Китае

Inc.
Гениальный самозванец Гениальный самозванец

Рассказ Елены Соломенцевой

Новый очаг
Как пройти психологический онлайн-марафон и не навредить себе: 4 правила Как пройти психологический онлайн-марафон и не навредить себе: 4 правила

Могут ли быть полезными марафоны по психологии?

Psychologies
«Бояться нечего»: 6 смелых уроков жизни от Илона Маска — узнайте секрет его успеха «Бояться нечего»: 6 смелых уроков жизни от Илона Маска — узнайте секрет его успеха

Почему Илон Маск настолько успешен?

Psychologies
На игле На игле

Польза и вред витаминных капельниц

Лиза
«Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов «Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов

Рональд Джозеф Дефео-младший убил отца, мать, двух сестер и двух братьев

VOICE
Без паники. Как принимать взвешенные решения, когда вас захлестывают эмоции Без паники. Как принимать взвешенные решения, когда вас захлестывают эмоции

Как преодолеть панику и начать мыслить разумно

Inc.
Максим Белбородов: «Важно, чтобы каждый момент времени ты проживал осознанно» Максим Белбородов: «Важно, чтобы каждый момент времени ты проживал осознанно»

Если бы я выбирал свои проекты! Это они выбирают меня

Коллекция. Караван историй
Ученые имплантировали фрагменты мозга человека в новорожденных крыс Ученые имплантировали фрагменты мозга человека в новорожденных крыс

Ткани человеческого мозга были успешно трансплантированы в нервную систему крыс

ТехИнсайдер
Открыть в приложении