Что такое телепортация и где она уже применяется

Что такое телепортация

Телепортация (от греческого «далеко» и латинского «нести») — гипотетическое мгновенное перемещение объекта на любое расстояние со скоростью быстрее скорости света. Этот термин ввел в употребление американский публицист, исследователь «непознанного», Чарльз Хой Форт после публикации в 1931 году книги «Вулканы небес» о парапсихологии и сверхъестественном. Правда тогда понятие имело мало общего с наукой.

Когда мы думаем о способах телепортации, первое, что приходит в голову — кротовые норы (они же червоточины), которые не отрицает теория относительности. Согласно ней, наша Вселенная изгибается в четвертом пространственном измерении, и в некоторых местах возможны пограничные зоны, где пространство удалено друг от друга, но при этом приближается довольно близко друг к другу сквозь четвертое измерение. При определенных условиях две разные точки трехмерного пространства сольются в одну через дополнительное измерение, образуя тоннель. Шагнул в такое — и переместился мгновенно на миллиарды световых лет. Казалось бы, все просто, но для того, чтобы человека в этом тоннеле не «размазало», его стенки нужно укрепить специальной материей, которая и будет держать их в стабильном состоянии. А такой материи у людей пока нет.

Кротовая нора
Кротовая нора

(Фото: wikipedia.org)

Второй способ телепортации — квантовый. Доказал, что она возможна, создатель теории относительности Альберт Эйнштейн, который, однако, пытался заявление о возможности телепортации опровергнуть. О том, что такое квантовая телепортация и как она работает, поговорим подробнее.

1997 год

Под руководством Антона Цайлингера из Университета Инсбрука и Франческо де Мартини из Университета Рима прошла первая экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона.

Купить рекламу

Отключить

2015 год

Группа учёных из Национального института стандартов и технологий США телепортировала фотоны по оптоволоконному кабелю на 102 км. Новую технологию можно использовать для создания устройств — квантовых ретрансляторов. Они периодически могут передать данные, чтобы расширить охват сети и, возможно, этого будет достаточно, чтобы построить квантовый интернет.

Практическая телепортация

Практические опыты по телепортации начались около 10 лет назад на Канарских островах под руководством австрийского физика, профессора Венского университета Антона Цайлингера.

В лаборатории на острове Пальма ученые создают пару запутанных фотонов (А и В), а потом один из них при помощи лазерного луча отправляют в другую лабораторию, расположенную на соседнем острове Тенерифе, в 144 км. При этом обе частицы находятся в состоянии суперпозиции — то есть мы еще не «открыли кошачью коробку».

Потом к делу подключают третий фотон (С) — тот, что нужно телепортировать — и заставляют его вступить во взаимодействие с одной из запутанных частиц. Затем физики измеряют параметры этого взаимодействия (А+С) и передают полученное значение в лабораторию на Тенерифе, где находится второй запутанный фотон (В).

Необъяснимая связь между А и В позволят превратить В в точную копию частицы С (А+С-В) — как будто она мгновенно переместилась с одного острова на другой, не пересекая океан. То есть телепортировалась.

Антон Цайлингер руководит работами по практической телепортации

«Мы как бы извлекаем ту информацию, которую несет оригинал — и создаем новый оригинал в другом месте», — объясняет Цайлингер, который телепортировал таким образом уже тысячи и тысячи элементарных частиц.

Значит ли это, что в будущем ученые смогут таким образом телепортировать любые предметы и даже людей — ведь мы тоже состоим из таких частиц?

В теории это очень даже возможно. Нужно лишь создать достаточное количество запутанных пар и разнести их в разные места, поместив в «телепортационные кабины» — скажем, в Лондоне и в Москве. Вы заходите в третью кабину, работающую как сканер: компьютер анализирует квантовое состояние ваших частиц, сравнивая их с запутанными, и посылает эту информацию в другой город. А там происходит обратный процесс — и из запутанных частиц воссоздается ваша точная копия.

2017 год

В Китае совершили первую квантовую телепортацию с Земли на орбиту. Физики из Шанхая заявили, что переправили информацию с квантового спутника «Мо-цзы» на станцию слежения на Земле. Так ученые телепортировали одиночные фотоны с наземной обсерватории на спутник на околоземной орбите, удалённый от нее на 1400 км. Успешная реализация открыла дорогу к сверхдальней телепортации и стала первым шагом на пути к созданию квантового интернета.

Экспериментальное подтверждение квантовой телепортации

Явление квантовой телепортации — передачи квантовой информации (например, направления спина частицы или поляризации фотона) на расстояние от одного носителя другому — уже наблюдалось на практике в случае двух фотонов, фотонов и группы атомов, а также двух атомов, посредником между которыми служил третий. Однако ни один из предложенных способов не годился для практического использования.

Наиболее реалистичной и легко реализуемой на этом фоне выглядит схема, предложенная специалистами из Университета Мэриленда (США) в 2008 году. Под руководством Кристофера Монро ученым удалось осуществить перемещение квантовой информации между двумя заряженными частицами (ионами иттербия), расположенными в метре друг от друга, причем показатель надежности доставки превысил 90 процентов. Каждый из них поместили в вакуум и удерживали на месте с помощью электрического поля. Затем с помощью сверхбыстрого лазерного импульса их заставили одновременно испустить фотоны, благодаря взаимодействию которых частицы вступили в состояние так называемой квантовой запутанности, и «атом В приобрел свойства атома А, несмотря на то, что они находились в разных камерах на расстоянии метра друг от друга».

«На основе нашей системы можно сконструировать крупномасштабный «квантовый повторитель», который будет использоваться для передачи информации на большие расстояния», — подытожил полученные результаты Кристофер Монро.

Наземная оптическая станция
Европейского космического агентства
на о. Тенерифе – место приема сигнала

В 2012 году ученые-физики из Венского университета и Австрийской академии наук успешно осуществили квантовую телепортацию на рекордное расстояние в 143 км — между двумя островами Канарского архипелага — Ла Пальма и Тенерифе. Предыдущий рекорд был поставлен за несколько месяцев до этого китайскими учеными, осуществившими телепортацию квантового состояния на 97 км. Специалисты уверены, что данные эксперименты позволят создать в будущем сеть спутниковой квантовой связи.

Эксперимент, проведенный международной командой ученых под руководством австрийского физика Антона Цайлингера, закладывает фундамент для всемирной информационной сети, в которой квантово-механические эффекты используются для того, чтобы сделать обмен сообщениями более безопасным, и обеспечить намного более эффективное выполнение некоторых типов вычислений. В этом «квантовом интернете» квантовая телепортация станет ключевым протоколом связи между квантовыми компьютерами.

В этом эксперименте квантовые состояния — но не материя или энергия – передаются на расстояние, которое, в принципе, может быть сколь угодно большим. Процесс может работать даже в том случае, если местоположение получателя неизвестно. Квантовая телепортация может использоваться как для передачи сообщений, так и для выполнения операций квантовыми компьютерами. Для реализации подобных задач необходимо обеспечить надежный способ передачи фотонов на большие дистанции, при котором их хрупкое квантовое состояние будет оставаться неизменным.

Играет ли Бог в кости?

Слышали про кота Шрёдингера — того, что сидит в коробке ни жив ни мёртв? Эту оригинальную метафору австрийский физик Эрвин Шрёдингер придумал для описания загадочного свойства элементарных частиц — суперпозиции. Дело в том, что квантовые частицы могут одновременно находиться сразу в нескольких состояниях, которые в привычном нам мире полностью исключают друг друга. Например, электрон не вращается вокруг ядра атома, как мы привыкли думать, а находится одновременно во всех точках орбиты (с разной вероятностью).

Пока мы не открыли кошачью коробку, то есть не измерили характеристики частицы (в нашем примере — не определили точное местоположение электрона), сидящий там кот не просто жив или мёртв — он и жив, и мёртв одновременно. Но когда коробка открыта, то есть измерение сделано, частица оказывается в одном из возможных состояний — и больше оно не меняется. Наш кот либо жив, либо мертв.

Если в этом месте вы окончательно перестали что-либо понимать — не переживайте, этого не понимает никто. Природу квантовой механики уже много десятилетий не могут объяснить самые гениальные физики мира.

Для телепортации используется явление квантовой запутанности. Это когда две элементарные частицы имеют одно происхождение и находятся во взаимозависимом состоянии — проще говоря, между ними существует некая необъяснимая связь. За счёт этого запутанные частицы могут «общаться» между собой, даже находясь на огромном расстоянии друг от друга. И, узнав состояние одной частицы, вы можете с абсолютной уверенностью предсказать состояние другой.

О необъяснимом феномене запутанных частиц Альберт Эйнштейн много лет спорил с одним из отцов-основателей квантовой теории Нильсом Бором (слева). В ходе одного из таких споров Эйнштейн произнес свою знаменитую фразу «Бог не играет в кости», на что получил от Бора ответ: «Альберт, не указывай Богу, что ему делать!»

Представьте, что у вас есть две игральные кости, которые
в сумме всегда дают семь. Вы потрясли их в стакане и одну кость бросили за спину, а другую — перед собой и накрыли ладонью. Подняв руку, вы увидели, что выбросили, скажем, шестерку — и теперь можете с уверенностью утверждать, что вторая кость, у вас за спиной, выпала единицей кверху. Ведь сумма двух чисел должна быть равна семи.

Звучит невероятно, правда? С привычными нам игральными костями такой номер не пройдет, а вот запутанные частицы ведут себя именно так — и только так, хотя природа этого явления пока тоже не поддается объяснению.

«Это самый невероятный феномен квантовой механики, его невозможно даже осмыслить, — разводит руками профессор MIT Уолтер Левин, один из самых авторитетных физиков мира. — И не спрашивайте меня, почему так происходит и как это работает, потому что такой вопрос — это удар ниже пояса! Всё, что мы можем сказать — судя по всему, именно так устроен наш мир».

Однако это вовсе не значит, что этот загадочный феномен нельзя использовать на практике — ведь он раз за разом подтверждается как формулами, так и экспериментами.

Символ квантовой запутанности

2004 год

В июньском журнале Nature вышла статья, в которой две группы ученых рассказали о телепортации квантового состояния атома. Команда американских ученых телепортировала кубит на основе иона атома бериллия, а австрийская — квантовое состояние иона атома кальция. Эти эксперименты сделали большой шаг в создании квантовых компьютеров и реализации квантовой криптографии.

В этом же году физики Венского университета телепортировали фотоны на расстояние 600 метров через реку Дунай. Для эксперимента учёные использовали канализационную систему под руслом реки, по которой протянули оптоволоконный кабель. По словам учёных, ценность эксперимента в том, что они провели его в условиях, максимально приближённых к реальным.

Безумные эксперименты

В 1972 году Джон Клаузер и его покойный коллега Стюарт Фридман решили проверить предположения Белла показав, что частицы, в данном случае фотоны, не содержат скрытой информации. Подход американских физиков заключался в передаче свойств одной частицы к другой, несмотря на большие расстояния между ними.

Если объяснять на мячах, то в приведенном выше сценарии скрытой информации об их свойствах не существует. При этом цвет мяча, попавшего в руки наблюдателя, будет определен случайно. Стоит ли говорить, что в 1970-е годы академическое сообщество не воспринимало всерьез подобные предположения.

Квантовая запутанность может объяснить как устроен мир на уровне атомов

Мой научный руководитель считал, что эксперименты с запутанностью – ужасная трата времени и что я разрушаю свою карьеру, — рассказал Клаузер в интервью The Washington Post.

К счастью, Клаузер не был единственным физиком, заигрывающим с запутанностью – его французский коллега Ален Аспе из Университета Париж-Сакле проводил похожие эксперименты в 1980-х, а Антон Цайлингер из Венского университета в 1990-х изучал запутанные квантовые системы, включающие в себя больше двух частиц. Он предположил, что запутанные состояния являются ключом к созданию новых способов хранения, передачи и обработки информации.

Не пропустите: Что квантовая физика может рассказать о природе реальности?

Как работает поляризационный светоделитель

Свет — это поперечная электромагнитная волна, колеблющаяся не вдоль, а поперек. Это свойство называется поляризацией, и оно присутствует даже в отдельных фотонах. С помощью них можно кодировать информацию. Например, горизонтальный фотон — это ноль, а вертикальный — единица (то же верно для фотонов с поляризацией плюс 45 градусов и минус 45 градусов).

Алиса закодировала таким образом информацию, и Бобу нужно ее принять. Для этого используется специальный прибор — поляризационный светоделитель, куб, состоящий из двух призм, склеенных между собой. Он пропускает горизонтально поляризованный поток и отражает вертикально поляризованный, благодаря чему происходит декодирование информации. Если горизонтальный фотон — ноль, а вертикальный — единица, то тогда в случае логического ноля щелкнет один детектор, а в случае единицы — другой.

Но что будет, если мы пошлем диагональный фотон? Тогда начинает играть роль знаменитая квантовая случайность. Нельзя сказать, пройдет такой фотон или отразится — он с вероятностью 50 процентов сделает либо одно, либо другое. Предсказать его поведение невозможно в принципе. Более того, это свойство лежит в основе коммерческих генераторов случайных чисел.

Что же делать, если у нас стоит задача различить поляризации плюс 45 градусов и минус 45 градусов? Нужно повернуть светоделитель вокруг оси луча. Тогда закон квантовой случайности будет действовать для фотонов с горизонтальной и вертикальной поляризациями. Это свойство фундаментально. Мы не можем задать вопрос о том, какая поляризация у этого фотона.

Комплект телепортации

Комплект телепортации

Фото: Science Museum / Globallookpress.com

2012 год

Группа китайских ученых сообщила, что они провели квантовую телепортацию через озеро Цинхай — на расстояние 97 км. Предыдущий рекорд — 16 км, установленный этими же исследователями.

Через восемь дней после сообщения китайских ученых европейская и канадская группы рассказали, что передали информацию с одного из Канарских островов к другому. Так они увеличили расстояние до 143 км.

Квантовая телепортация

Квантовая телепортация означает возможность мгновенной передачи состояния с одной частицы на другую независимо от того, как далеко друг от друга они находятся. Обязательным условием для проведения квантовой телепортации является наличие набора одинаковых атомов в точке отправления состояния и в точки получения состояния. То есть квантовая телепортация не имеет ничего общего с материальным перемещением объекта.

Профессор физфака МГУ Сергей Вятчанин — о квантовой телепортации и квантовой запутанности

Эйнштейн открыл это явление в 1935 году в соавторстве с физиками Борисом Подольским и Натаном Розеном. Ученые доказали, что состояние двух частиц А и Б, однажды провзаимодейстовавших и разлетевшихся в разные направления после соударения, зависит друг от друга на любом расстоянии и эта зависимость проявляется мгновенно. Например, у нас есть две частицы А и Б, они однажды были во взаимодействии, и мы знаем, что сумма их спинов (моментов импульса) всегда равна нулю, при этом спин частицы А направлен вверх, а спин Б — вниз. Как бы далеко мы не разнесли эти частицы, при изменении спина частицы А вниз, спин частицы Б будет мгновенно направляться вверх.

Фото:Tianyi Ma / Unsplash
Экономика инноваций

Семь неожиданных фактов о квантовых компьютерах

2009 год

Физики впервые телепортировали квантовое состояние кубита на один метр. До этого телепортация удавалась на более короткие расстояния.

Установка для телепортации

Примеры телепортации

В мире есть много нашумевших примеров телепортации, которые на деле оказались фейками. Один из самых громких примеров — телепортация матки муравьев атта. Данное явление было открыто натуралистом Айвеном Сандерсоном. Он проводил серию опытов — помещал женскую особь насекомого, отмеченную красной краской, в бункер. Когда бункер был открыт, особь оставалась в нем, но как только бункер закрывали, матка тут же исчезала и ученые находили ее в нескольких метрах от места опыта. Впрочем, современная наука не допускает возможности телепортации макроскопических тел; физики не подтвердили опыты Сандерсона.

Еще один пример — телепортация американского военного корабля. По легенде, в 1943 году ВМС США проводил эксперимент с эсминцем «Элдридж», который вначале находился в американском городе Норфолке и в этот же день «телепортировался» на 320 км в Филадельфию. Факт проведения эксперимента по телепортации ВМС США опровергли, а «мгновенное» перемещение корабля мореплаватели объяснили наличием канала, по которому эсминец мог быстро добраться из одного города в другой.

Но есть и реальные случаи телепортации — квантовой, — возможность которых доказана и объяснена физиками. В 1997 году под руководством Антона Цайлингера из Инсбрукского университета и Франческо де Мартини из Римского университета прошла первая в мире экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона. А уже в 2004 году физики Венского университета телепортировали фотоны на расстояние 600 м через Дунай.

Путешествие через кротовую нору в представлении художника NASA, 1998 год
Путешествие через кротовую нору в представлении художника NASA, 1998 год

(Фото: wikipedia.org)

Принцип квантовой криптографии

В чем же заключается идея квантовой криптографии? Предположим, Алиса посылает Бобу фотон, который она кодирует либо горизонтально-вертикальным образом, либо диагональным. Боб тоже подбрасывает монетку, решая случайным образом, каким будет его базис: горизонтально-вертикальным или диагональным. Если их способы кодировки совпадут — Боб получит данные, которые послала Алиса, если же нет — то какую-то ерунду. Они проводят эту операцию много тысяч раз, а потом «созваниваются» по открытому каналу и сообщают друг другу, в каких базисах совершали передачу, — можно считать, что эта информация теперь доступна кому угодно. Далее Боб и Алиса смогут отсеять события, в которых базисы были разные, и оставить те, в которых они были одинаковые (их будет примерно половина).

Допустим, в линию вклинился какой-то шпион, желающий подслушать сообщения, но ему тоже необходимо измерять информацию в каком-то базисе. Представим, что у Алисы и Боба он совпал, а у шпиона — нет. В ситуации, когда данные были посланы в горизонтально-вертикальном базисе, а подслушивающий измерил передачу в диагональном, он получит случайное значение и перешлет дальше какой-то произвольный фотон Бобу, так как не знает, каким он должен быть. Таким образом, его вмешательство будет замечено.

Самая главная проблема квантовой криптографии — это потери. Даже самое лучшее и современное оптоволокно дает 50 процентов потерь на каждые 10-12 километров кабеля. Допустим, мы посылаем наш секретный ключ из Москвы в Петербург — на 750 километров, и только один из миллиарда миллиардов фотонов достигнет цели. Все это делает технологию совершенно непрактичной. Именно поэтому современная квантовая криптография работает только на расстоянии примерно 100 километров. Теоретически известно, как эту проблему решить, — с помощью квантовых повторителей, но для их реализации нужна квантовая телепортация.

Оптоволокно в приближении

Оптоволокно в приближении

Фото: Perry Mastrovito / Globallookpress.com

Возможна ли телепортация?

Отсюда ответ на главный вопрос — да, телепортация сегодня возможна, но ограничена законами физики.

«Несмотря на многообещающее название, квантовая телепортация — это всего лишь процедура, в результате которой получатель в ходе согласованного классического сеанса связи с отправителем может восстановить на своей стороне квантовое состояние, которое было у отправителя. Исходное квантовое состояние отправителя при этом уничтожается. То есть возможна лишь передача квантовой информации, а не макрообъектов», — объясняет сотрудник лаборатории квантовой информатики Университета ИТМО Роман Гончаров.

Как объясняет Гончаров, есть ряд проблем с осуществлением квантовой телепортации, чаще всего связанных с несовершенством оборудования, и не позволяющих в полной мере переложить теорию на эксперимент. «Отсюда и возникают ограничения, например, по расстоянию. И хотя различные научные группы активно работают над усовершенствованием текущих схем и ищут новые подходы, в ближайшие несколько лет навряд ли получится приблизиться к серьезным изменениям. Оборудование может быть «идеальным» только в простых теоретических моделях», — добавляет ученый.

Что касается мгновенного перемещения живых существ, то руководитель научной группы «Квантовая оптика» в Российском квантовом центре и профессор Оксфордского университета Александр Львовский объясняет: теоретически наука не опровергает возможность квантовой телепортации человека, т.к. мы сами состоим из кислорода, водорода и углерода с небольшой добавкой других химических веществ.

«Если мы соберем нужное количество атомов нужных элементов, а затем с помощью телепортации приведем их в состояние, идентичное их состоянию в теле телепортируемого человека — получится тот самый человек. Я, конечно, предельно утрирую — от телепортации человека нас отделяет целая вечность. Однако суть вопроса именно в этом: идентичные квантовые частицы встречаются везде, а вот привести их в нужное квантовое состояние совсем непросто», — заявил он изданию N+1.

Но телепортировать живого человека у ученых едва ли получится и через века — как отмечает Гончаров из ИТМО, «оригинал при телепортации уничтожается».

«Из пункта А в пункт В…»

История реальной, а не вымышленной телепортации началась в 1993 году, когда американский физик Чарльз Беннетт математически — при помощи формул — доказал теоретическую возможность мгновенных квантовых перемещений.

Конечно, это были сугубо теоретические выкладки: абстрактные уравнения, не имеющие никакого практического применения. Однако точно так же — математическим путем — уже были открыты, например, черные дыры, гравитационные волны и другие явления, подтвердить существование которых экспериментально удалось гораздо позже.

Так что расчеты Беннетта стали настоящей сенсацией. Ученые начали активно вести исследования в этом направлении — и первый успешный опыт квантовой телепортации удалось провести уже через несколько лет.

Тут нужно подчеркнуть, что речь идет именно о квантовой телепортации, а это не совсем то же самое, что мы привыкли видеть в фантастических фильмах. Из одного места в другое передается
не сам материальный объект (например, фотон или атом — ведь все состоит из атомов), а информация о его квантовом состоянии. Однако в теории этого достаточно, чтобы «восстановить» исходный объект в новом месте, получив его точную копию. Более того, такие опыты уже тоже успешно проводятся в лабораториях — но об этом чуть ниже.

В привычном нам мире эту технологию проще всего сравнить с ксероксом или факсом: вы посылаете не сам документ, а информацию о нём в электронном виде — но в результате у получателя оказывается его точная копия. С той существенной разницей, что в случае с телепортацией сам отсылаемый материальный объект разрушается, то есть исчезает — и остается лишь копия.

Давайте попробуем разобраться, как это происходит.

2006 год

Учёные впервые передали информацию между светом и веществом: квантами лазерного излучения и атомами цезия. Исследователи из Института квантовой оптики имени Макса Планка в Гархинге и Института Нильса Бора в Копенгагене перенесли квантовое состояние светового импульса в макроскопический объект — ансамбль из 10-12 атомов.

2010 год

В эксперименте физиков из Научно-технического университета Китая и Университета Цинхуя квантовое состояние фотонов передалось на 16 км. Средняя точность передачи достигла 89%, что превышало предел предыдущих исследований на две трети. Исследование подтвердило возможность квантовой телепортации в космосе и шагом вперёд в использовании квантовой коммуникации в глобальном масштабе.

О квантовой природе человека

Человек – это не только то, что мы видим, а несравненно большее – то, что слышим, чувствуем, ощущаем. Все тело человека пронизано квантовой энергией, составляющей интеллектуальную сеть, коллективный разум не только мозга, но и остальных пятидесяти триллионов клеток организма, мгновенно реагирующая на малейшие проявления мыслей и эмоций, дающая возможность постоянным изменениям тонких вибраций.

Физика говорит, что основная ткань природы находится на квантовом уровне, гораздо глубже уровня атомов и молекул, это фундамент строительства. Квант – основная единица материи или энергии, в десятки миллионов раз меньше самого маленького атома. На этом уровне материя и энергия становятся равнозначными. Все кванты состоят из невидимых колебаний флуктуаций света – призраков энергии, – готовых принять физическую форму.

Человеческое тело – это вначале интенсивные, но невидимые колебания, называемые квантовыми флуктуациями, а уж потом объединенные в импульсы энергии и частицы материи. Квантовое тело является фундаментальной основой всего, из чего мы состоим: мыслей, эмоций, протеинов, клеток, органов, – в общем, всех видимых и невидимых компонентов.

На квантовом уровне тело посылает всевозможные виды невидимых сигналов, ожидая, что мы их примем. Все процессы и органы в нашем теле имеют свой квантовый эквивалент. Наше сознание способно обнаружить тонкие вибрации благодаря невероятной чувствительности своей нервной системы, которая принимает, передает и затем усиливает их таким образом, что наши органы чувств начинают воспринимать эти сигналы. И мы относим все это к интуиции.

Мы все склонны рассматривать свои тела как застывшие скульптуры – жесткие, неподвижные материальные объекты – в это время как на самом деле они более похожи на реки, постоянно меняющие рисунок нашего интеллекта. Каждый год 98 % атомов вашего организма заменяются новыми. Этот поток изменений контролируется на квантовом уровне системой тело – сознание.

На квантовом уровне ни одна часть тела не живет в отрыве от остальных. Когда человек счастлив, химические вещества, выделяемые мозгом, «путешествуют» по всему телу, сообщая каждой клеточке об ощущении счастья. Дурное настроение также передается химическим путем каждой клеточке, ослабляя деятельность иммунной системы. Все что мы думаем и делаем, возникает сначала в глубинах квантового тела, а затем всплывает на поверхность жизни.

Человек может научить свое сознание управлять собой на этом тонком уровне; по существу, то, что он называет мыслями и эмоциями, является лишь выражением этих квантовых флуктуаций. Мысль человеческая – это своего рода акт квантовой телепортации, посылка квантового пакета от одного объекта другому объекту, находящемуся на произвольном расстоянии. Такая передача информации возможна за счет эффекта «запутывания», где два объекта «знают» о существовании друг друга. Мысль, как только получает ориентир, отправляется в путь к объекту исследования и может определить его любой параметр и состояние, и уже в голове на экране флюидного зрения мгновенно отображает показатели работы исследуемого, а мозг оценивает и распознает, вынося свои суждения.

Запутанность и неравенство

Итак, согласно принципам квантовой механики, частицы могут существовать одновременно в двух местах или более, а также не приобретают формальных свойств до тех пор, пока за ними не наблюдают. Но стоит кому-то проследить за положением или «вращением» одной элементарной частицы, как он становится наблюдателем за ее партнером (вне зависимости от расстояния между частицами). Именно это взаимодействие делает квантовую механику похожей на магию. Но как разобраться в причинах этого явления?

Квантовая механика на примере обыкновенных мячей

Представим машину, внутри которой находятся два «запутанных» мяча и мы их не видим. Единственное, что о них известно – это серый цвет и две возможные характеристики – мячи могут быть только белого и черного цвета. Но стоит машине одновременно выбросить их в противоположных направлениях, как наблюдатель ловит мяч и видит что он белый – в эту же секунду второй мяч становится черным.

Вам будет интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

Объяснить это странное явление удалось с помощью «неравенства Белла», согласно которому частицы могут содержать секретную информацию или «скрытые переменные», определяющие их свойства. Если Белл прав, то в системе должны присутствовать скрытые параметры, подтверждая гипотезу локального реализма при которой физические объекты существуют и оказывают влияние на свое ближайшее окружение.

2014 год

Физики Делфтского технического университета (Нидерланды) продемонстрировали квантовую телепортацию между двумя кубитами, отдалённых друг от друга на три метра. Ученые достигли точной телепортации квантовой информации на короткие расстояния. Это стало важным шагом на пути к созданию квантового интернета.

Спустя несколько месяцев исследователи из Университета Женевы провели эксперимент, в котором телепортировали фотон с помощью оптоволоконного кабеля на рекордное расстояние для этого типа передачи — 25 км. Команда побила свой же рекорд, установленный в 2003 году.

Перспективы применения квантовой телепортации

В различных странах обсуждаются программы по применению эффекта квантовой телепортации для создания квантовых оптических компьютеров, где носителями информации будут фотоны. Первые электронные компьютеры потребляли десятки киловатт энергии. Скорость работы квантовых компьютеров и объемы информации будут на десятки порядков превосходить таковые у существующих компьютеров. В будущем сети квантовой телепортации получат такое же распространение, как современные телекоммуникационные сети. Кстати, квантовые вирусы будут гораздо опаснее нынешних сетевых, так как после своей телепортации они смогут существовать вне компьютера. Квантовые компьютеры будут реализовывать «холодные» вычисления, работая практически без затрат энергии. Ведь трение, ведущее к бесполезному расходованию энергии, – понятие макроскопическое. В квантовом мире главный вредитель – шум, исходящий из некоррелированного взаимодействия объектов друг с другом.

К настоящему времени квантовая информатика обрела все признаки точной науки, включая систему определений, постулатов и строгих теорем. К числу последних относится, в частности, теорема о невозможности клонирования кубита*, строго доказанная с применением теории унитарного оператора квантовой эволюции. То есть невозможно, получив полную информацию о квантовом объекте A (изначально его состояние неизвестно), создать второй, точно такой же, объект, не разрушив первый. Дело в том, что создание двух кубитов – абсолютных копий друг друга – приводит к противоречию, которое можно было бы назвать парадоксом квантовых близнецов. Однако и без того ясно, что создание двух электронов в одном и том же квантовом состоянии невозможно в силу ограничения, накладываемого принципом Паули. Парадокс близнецов не возникает, если при клонировании снабжать копии отличительными признаками: пространственно-временными, фазовыми и др. Тогда генерацию лазерного излучения можно понимать как процесс клонирования фотона-затравки, попавшего в среду с оптическим усилением. Если же к квантовому копированию подходить строго, то рождение клона должно сопровождаться уничтожением оригинала. А это и есть телепортация.

* Кубит — «квантовый бит», единица квантовой информации, в которой хранится не дискретное состояние «0» или «1», а их суперпозиция — наложение состояний, которые с классической точки зрения не могут быть реализованы одновременно.

Источники

  • https://Trends.RBC.ru/trends/futurology/60dd92df9a794747def7ca3c
  • https://vc.ru/future/42840-hronologiya-kak-razvivalas-kvantovaya-teleportaciya
  • https://vseonauke.com/1833360392602782054/uchyonye-aktivno-vedut-eksperimenty-kvantovoj-teleportatsii/
  • https://nowimir.ru/DATA/070806.htm
  • https://Hi-News.ru/eto-interesno/nobelevskaya-premiya-po-fizike-2022-kvantovaya-zaputannost-i-teleportaciya.html
  • https://lenta.ru/articles/2016/08/04/teleportation/
Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть