«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

Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя

Палеозоолог описал ископаемую лопатку миоценового тюленя Cryptophoca maeotica

N+1
Травмы чувственности: как сексуальные потрясения детства влияют на нас сейчас Травмы чувственности: как сексуальные потрясения детства влияют на нас сейчас

Что делать, если эмоциональный взрыв случился в раннем детстве?

Psychologies
4 способа улучшить сон с помощью спорта 4 способа улучшить сон с помощью спорта

Методы, которые существенно помогают при различных аспектах нарушений сна

ТехИнсайдер
Марина Зудина: Марина Зудина:

Большое интервью с Мариной Зудиной

Караван историй
Пластичность мозга Пластичность мозга

Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции мозга

kiozk originals
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
Мышечная выносливость: что это такое и зачем её нужно развивать Мышечная выносливость: что это такое и зачем её нужно развивать

Как в повседневной жизни вам может пригодиться мышечная выносливость

ТехИнсайдер
Френч или стилеты: о каких чертах характера говорит твой маникюр Френч или стилеты: о каких чертах характера говорит твой маникюр

Если ты думаешь, что руки выдают только твой возраст, то ошибаешься

VOICE
Связь поколений: как взрослым внукам выстроить гармоничные отношения с бабушками и дедушками Связь поколений: как взрослым внукам выстроить гармоничные отношения с бабушками и дедушками

Как наладить теплые отношения между поколениями без претензий и упреков

Psychologies
Мужчины больше подвержены риску сердечно-сосудистых заболеваний. Как это предотвратить? Мужчины больше подвержены риску сердечно-сосудистых заболеваний. Как это предотвратить?

Какими способами можно устроить профилактику сердечных заболеваний

ТехИнсайдер
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
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
Навязчивые мысли: почему они появляются и как с ними бороться Навязчивые мысли: почему они появляются и как с ними бороться

Что происходит, когда наши мысли выходят из-под контроля, и как с ними бороться

ТехИнсайдер
Зараза к заразе не липнет: почему вероятность одновременного заражения сразу двумя вирусами чрезвычайно мала? Зараза к заразе не липнет: почему вероятность одновременного заражения сразу двумя вирусами чрезвычайно мала?

Почему два вируса не могут ужиться в одном организме?

ТехИнсайдер
Не стала как Лени Клум и Кайя Гербер: почему единственная дочь первой в мире супермодели Дженис Дикинсон не прославилась Не стала как Лени Клум и Кайя Гербер: почему единственная дочь первой в мире супермодели Дженис Дикинсон не прославилась

Как сложилась жизнь дочери Дженис Дикинсон

VOICE
Критическое мышление и принцип согласия: как секс-образование делает мир безопаснее Критическое мышление и принцип согласия: как секс-образование делает мир безопаснее

Саша Казанцева — почему о сексе мало исследований и почему насилие на замечают

Forbes
Неаполитанская мафия и футбол: привозили Марадону, минировали офис президента «Наполи» Неаполитанская мафия и футбол: привозили Марадону, минировали офис президента «Наполи»

«Каморра» всегда была частью футбольного движа криминального итальянского юга

Maxim
Берлинская стена / антифашистский вал Берлинская стена / антифашистский вал

Казалось, что Берлинская стена будет стоять вечно

Дилетант
Безопасно ли тренироваться, когда у вас уже болят мышцы? Безопасно ли тренироваться, когда у вас уже болят мышцы?

Если у вас болят мышцы после тренировки, то нужно двигаться как можно больше

ТехИнсайдер
Исчезновение личности. О фестивальном хите «Корсаж» Исчезновение личности. О фестивальном хите «Корсаж»

Как историческая драма «Корсаж» показывает ужасы жизни императрицы Австрии

СНОБ
Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать

Уникальная оптико-цифровая система кодирования изображений и цифровых данных

ТехИнсайдер
Человек, который встретил неандертальца. О Нобелевском лауреате Сванте Паабо Человек, который встретил неандертальца. О Нобелевском лауреате Сванте Паабо

Что нового о геномах вымерших гоминидов и эволюции человека узнал Сванте Паабо?

ТехИнсайдер
Фотокатализ помог получить нитрилы электрохимически Фотокатализ помог получить нитрилы электрохимически

Разработан метод введения цианогруппы в бензильное положение молекул

N+1
Меню последнего обеда Меню последнего обеда

Вечер 3 марта 1917 года в царском поезде…

Дилетант
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.
Юбилей «Философского парохода»: как 100 лет назад интеллигенция уплывала из России Юбилей «Философского парохода»: как 100 лет назад интеллигенция уплывала из России

«Философский пароход» и отношения его участников к революции 1917 года

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

Почему моновина из «цимлянского черного» производят всего несколько виноделен

СНОБ
Большая перемена: зачем девелоперская группа «А101» занялась педагогическим дизайном Большая перемена: зачем девелоперская группа «А101» занялась педагогическим дизайном

Любой новый район Москвы должен быть обеспечен социальной инфраструктурой

Forbes
Топ-8 ошибок родителей старшеклассников Топ-8 ошибок родителей старшеклассников

Ошибки, которые невольно совершают родители старшеклассников

Psychologies
Микроб и бактерия — это разве не одно и тоже? Микроб и бактерия — это разве не одно и тоже?

Все бактерии являются микробами, но не все микробы являются бактериями

ТехИнсайдер
Открыть в приложении