«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

Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи

Инженер из Германии разработал четвероногого оригами-робота Fold Walker

N+1
Что мешает нам исцелить детские травмы: 5 препятствий Что мешает нам исцелить детские травмы: 5 препятствий

Далеко не всем выпало счастье расти с принимающей и любящей мамой

Psychologies
Оцелоты подружились с опоссумами Оцелоты подружились с опоссумами

На чем держится межвидовая дружба между опоссумами и оцелотами?

N+1
Почти пирожное Почти пирожное

Фрукты и ягоды с самым высоким содержанием сахара

Лиза
Не сдирать! Что делать, если облезает кожа после солнечного ожога Не сдирать! Что делать, если облезает кожа после солнечного ожога

Что делать при солнечном ожоге, чтобы ускорить заживление кожи и облегчить зуд

ТехИнсайдер
6 недостатков, которые притягивают уважение и любовь 6 недостатков, которые притягивают уважение и любовь

Недостатки — важная для индивидуальности часть вашей личности, как и достоинства

Psychologies
Как выглядели обложки женских журналов в самые сложные времена Как выглядели обложки женских журналов в самые сложные времена

Женские журналы служили своим читательницам даже в самые темные времена

VOICE
«Верим в лучшее, готовимся к худшему»: как изменилось положение женщин в компаниях «Верим в лучшее, готовимся к худшему»: как изменилось положение женщин в компаниях

Как мобилизация повлияла на работу женщин?

Forbes
Геотермальные батареи решат главную проблему альтернативной генерации Геотермальные батареи решат главную проблему альтернативной генерации

Что такое геотермальные источники энергии?

ТехИнсайдер
5 научно обоснованных причин, по которым ультраобработанные продукты опасны для здоровья 5 научно обоснованных причин, по которым ультраобработанные продукты опасны для здоровья

Пять причин, почему ультраобработанные продукты вредны

Inc.
Дым, картошка и дорогие часы. Все о самых опасных схемах мошенников Дым, картошка и дорогие часы. Все о самых опасных схемах мошенников

Разбираемся, как не стать жертвой преступников

РБК
Почему на Руси боялись покойников: ответ на этот вопрос объясняет странные ритуалы древнерусских людей Почему на Руси боялись покойников: ответ на этот вопрос объясняет странные ритуалы древнерусских людей

Древнерусские люди с осторожностью относились к покойникам

ТехИнсайдер
Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня

Австронезийские легенды о «маленьких людях» связаны с коренной популяцией

N+1
Секс на фоне краха цивилизации: фрагмент нового романа Салли Руни «Прекрасный мир, где же ты» Секс на фоне краха цивилизации: фрагмент нового романа Салли Руни «Прекрасный мир, где же ты»

Отрывок из нового романа Салли Руни о причудливых переплетениях жизней

Правила жизни
Путешествия – способ узнать мир, в котором повезло жить Путешествия – способ узнать мир, в котором повезло жить

Путешествовать очень полезно для здоровья!

Здоровье
Хитроумный математический трюк: профессор рассказал, как доказать, что 1 = 2 и оставить собеседника в дураках Хитроумный математический трюк: профессор рассказал, как доказать, что 1 = 2 и оставить собеседника в дураках

Возможно, все, что вы знаете о математике, — одна большая и жирная ложь

ТехИнсайдер
Нормальный мужчина XXI века: какой он? Часть 2. Фаллоцентризм Нормальный мужчина XXI века: какой он? Часть 2. Фаллоцентризм

Логоцентризм в контексте истории и культуры

Psychologies
Выгулять собаку и слепить снеговика: 7 пасхалок в поисковике Google, которые могут парализовать работу в офисе Выгулять собаку и слепить снеговика: 7 пасхалок в поисковике Google, которые могут парализовать работу в офисе

Что произойдет, если набрать эти слова в поисковике Google?

СНОБ
Деструктивные отношения: почему так трудно уйти? Деструктивные отношения: почему так трудно уйти?

Почему разрыв «токсичного» союза не всегда самый очевидный выход

Psychologies
В чём разница между психиатром, психологом и психотерапевтом? В чём разница между психиатром, психологом и психотерапевтом?

Всё ещё считаете, что эти профессии ничем не отличаются?

ТехИнсайдер
Третий возраст: как отели встречают пожилых постояльцев Третий возраст: как отели встречают пожилых постояльцев

Курьезные случаи из истории отеля, связанные с размещением особенных гостей

Правила жизни
Как узнать авангардиста. Чек-лист Как узнать авангардиста. Чек-лист

Чем авангард и авангардисты отличаются от других направлений в искусстве

СНОБ
«У нас хватило ума…» «У нас хватило ума…»

Как завершалась холодная война между СССР и США?

Дилетант
Почему не нужно искать во всем светлую сторону: две причины Почему не нужно искать во всем светлую сторону: две причины

Объясняем, почему не стоит навязчиво искать во всем хорошую сторону

Psychologies
9 вещей, которые нельзя делать перед посещением врача 9 вещей, которые нельзя делать перед посещением врача

Чтобы результаты обследований были правильными, важно соблюдать правила

Лиза
Лидер, кризис и команда: интервью с управляющим директором группы компаний «Летим» Александрой Борисовой Лидер, кризис и команда: интервью с управляющим директором группы компаний «Летим» Александрой Борисовой

Александра Борисова — о том, способен ли кризис помочь стать сильнее

СНОБ
Юрий Стоянов: «Не люблю нравиться людям, которые не нравятся мне» Юрий Стоянов: «Не люблю нравиться людям, которые не нравятся мне»

Я стараюсь давать людям надежду. Я ничего не декларирую. Я мирю людей

Коллекция. Караван историй
Крёстная мать перестройки Крёстная мать перестройки

Маргарет Тэтчер лучше всех почувствовала возможность перелома в Советском Союзе

Дилетант
Дьявольское вино с пузырьками! 10 удивительных фактов о шампанском — главном новогоднем напитке Дьявольское вино с пузырьками! 10 удивительных фактов о шампанском — главном новогоднем напитке

Что вы знаете о праздничном сильногазированном?

ТехИнсайдер
Учителя, дети или родители: кто несет ответственность за школьный буллинг? Учителя, дети или родители: кто несет ответственность за школьный буллинг?

Какие меры необходимо предпринимать для профилактики и борьбы с буллингом?

Psychologies
Открыть в приложении