«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

Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир

Палеогенетики прочитали ДНК четырех человек на памятнике Лепенски-Вир

N+1
Как открыть банковский счет и получить карту в Казахстане Как открыть банковский счет и получить карту в Казахстане

Как открыть банковский счет в Казахстане

Forbes
Ученые обнаружили планету, на которой возможно есть жизнь Ученые обнаружили планету, на которой возможно есть жизнь

Какая еще планета, кроме Марса, способна поддерживать жизнь?

Inc.
«Норд-Ост»: 20 лет спустя — как живут близкие жертв теракта «Норд-Ост»: 20 лет спустя — как живут близкие жертв теракта

Истории людей, которые лишились близких в ужасной трагедии на Дубровке

Psychologies
Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими

Как перестать вечно гнаться за идеалом?

ТехИнсайдер
Как выбрать одежду в секонд-хенде и что с ней делать потом? Инструкция Как выбрать одежду в секонд-хенде и что с ней делать потом? Инструкция

В секонд-хендах нужно быть аккуратнее и знать несколько вещей заранее

ТехИнсайдер
Почему мы так любим кошек: причины, из-за которых их невозможно не любить Почему мы так любим кошек: причины, из-за которых их невозможно не любить

На самом деле, объяснить любовь к кошкам можно и с научной точки зрения!

ТехИнсайдер
Совсем не первопроходец: 10 малоизвестных фактов о Христофоре Колумбе, которых вы скорее всего не знали Совсем не первопроходец: 10 малоизвестных фактов о Христофоре Колумбе, которых вы скорее всего не знали

Кто открыл Америку?

ТехИнсайдер
«Чувствую полную гармонию…» История болезни Достоевского «Чувствую полную гармонию…» История болезни Достоевского

Почему тайну личности Достоевского способен постичь только врач?

Наука и жизнь
Анна Ардова: «Жизнь может начаться в любой момент, когда ты готов ее начать!» Анна Ардова: «Жизнь может начаться в любой момент, когда ты готов ее начать!»

Анна Ардова – о секретах красоты, молодости и оптимизма

Здоровье
На задворках Солнечной системы На задворках Солнечной системы

Какие тайны скрывают далёкие мало изученные миры?

Наука и жизнь
Об этом не рассказывают в школе: что за письмо сгубило Пушкина Об этом не рассказывают в школе: что за письмо сгубило Пушкина

Вызов на дуэль Дантесу Пушкин бросил из-за некоего письма... Но какого?

VOICE
Хитрости для дома с зубной щеткой: эти лайфхаки от китайских мастеров пригодятся каждому Хитрости для дома с зубной щеткой: эти лайфхаки от китайских мастеров пригодятся каждому

Ремонт станет проще, а нервы целее, если воспользоваться этими советами

ТехИнсайдер
Для чего современному человеку нужно знать историю? Для чего современному человеку нужно знать историю?

Чему и как нас учит история? И чем прямо сегодня нам помогают эти знания?

Psychologies
Будьте здоровы! Будьте здоровы!

Настало время изменить свое здоровье к лучшему!

Men Today
4 модные зимние ошибки, которые больше всего старят женщин после 40 лет: мнение фэшн-эксперта 4 модные зимние ошибки, которые больше всего старят женщин после 40 лет: мнение фэшн-эксперта

Есть предметы гардероба, которые уже отжили свой век

VOICE
Защита от набегов: почему Бен Бернанке и его коллеги заслужили Нобелевскую премию Защита от набегов: почему Бен Бернанке и его коллеги заслужили Нобелевскую премию

Бернанке, Даймон и Дибвиг исследовали роль банков в экономике и кризисах

Forbes
Главные особенности вин из «цимлянского черного» Главные особенности вин из «цимлянского черного»

Почему моновина из «цимлянского черного» производят всего несколько виноделен

СНОБ
«Любовь — это постоянная борьба и баттл» «Любовь — это постоянная борьба и баттл»

В начале 2022 года в жизни Мота начался новый этап

OK!
Как защитить от дождя себя и свой гардероб — лучшие способы и средства Как защитить от дождя себя и свой гардероб — лучшие способы и средства

Как помочь куртке и ботинкам стать водонепроницаемыми

Правила жизни
Лукерья Ильяшенко про поцелуй с Машковым, избиение хлыстом, первые отношения и постельные сцены Лукерья Ильяшенко про поцелуй с Машковым, избиение хлыстом, первые отношения и постельные сцены

Лукерья Ильяшенко рассказала про секс в кино и о балетной школе

Maxim
Депрессия императрицы: как фильм «Корсаж» пытается срифмовать XIX век и современность Депрессия императрицы: как фильм «Корсаж» пытается срифмовать XIX век и современность

Удалось ли режиссеру Мари Кройцер разгадать тайну императрицы?

Forbes
«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
Как понять, что пальто качественное: 5 признаков, на которые ты должна обратить внимание Как понять, что пальто качественное: 5 признаков, на которые ты должна обратить внимание

На какие нюансы пальто обращать внимание, чтобы купить достойную модель!

VOICE
5 популярных психологических советов, которые можно смело игнорировать 5 популярных психологических советов, которые можно смело игнорировать

Могут ли психологические советы устаревать?

Psychologies
4 вредные привычки, которые, как подтверждают исследования, медленно разрушают здоровье 4 вредные привычки, которые, как подтверждают исследования, медленно разрушают здоровье

Привычки, которые могут стать смертельными, если их не контролировать

Inc.
9 книг о музыке, которые стоит прочитать каждому 9 книг о музыке, которые стоит прочитать каждому

Взгляд на музыку с точки зрения нейробиолога и исследование российской поп-сцены

Правила жизни
Нейросеть за несколько часов ускорила алгоритм, над которым математики работали столетиями Нейросеть за несколько часов ускорила алгоритм, над которым математики работали столетиями

ИИ может найти более быстрые алгоритмы для решения задачи умножения матриц

ТехИнсайдер
Серые кардиналы секса Серые кардиналы секса

В этой главе «Зачем живые любят друг друга» мы признаемся в любви к центромерам

СНОБ
Жизнь в картинках Жизнь в картинках

7 бесплатных ресурсов, где можно брать иллюстрации для учебы, работы и общения

Лиза
Открыть в приложении