20 Мар 2018 14:41

А не телепортироваться бы нам!?

Иногда нас посещают мечты о телепорте. Ведь это прекрасно попасть за считанные секунды на другой конец света или избежать очередной поездки на автобусе после долгого рабочего дня! И, наконец, в этом направлении сделаны первые шаги.

Телепортация – мгновенное перемещение материального объекта из одной точки пространства в другую. Этот термин был введен в 1931 году американским писателем Чарльзом Фортом в книге «Внемли!». Но, к сожалению, такой способ передвижения остается возможным только в книгах писателей-фантастов. Квантовая телепортация предполагает не перемещение объектов, а только их состояний. Мы получаем новый, неклассический, способ передачи информации на большие расстояния. Квантовая телепортация может осуществляться на больших скоростях, которые, правда, не достигают скорости света.

Телепортация возможна благодаря эффекту запутанности. Квантовая запутанность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов взаимосвязаны (например, можно получить пару фотонов, находящихся в запутанном состоянии). Такое состояние сохраняется, даже если эти объекты разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий.

Вот как можно описать процесс телепортации. Возьмем атом, у которого есть спин (момент импульса). Назовем его Алиса. Нам неизвестно, в какую сторону направлен спин, но именно в таком состоянии мы должны передать его в другую точку. Для этого необходимы еще два атома, один из них будет отдален от Алисы на большое расстояние (назовем его Боб), другой находится неподалёку от неё. Алиса и Боб должны оказаться в так называемом перепутанном состоянии. Это означает, что направление спина каждого из них неизвестно, но у каждого оно будет абсолютно противоположным. Теперь мы производим общее измерение на спине Алисы и соседнего с ней атома. Результат этого измерения мы должны передать по любому классическому каналу связи в точку, где находится Боб. Над Бобом произведется операция поворота спина. Таким образом, процесс идет по двум каналам: квантовому и классическому, и в результате мы получаем у Боба то же состояние, что было у Алисы.

Эта технология очень сложная для понимания. Но, важно запомнить несколько вещей. Во-первых, путем различных манипуляций с атомами или фотонами мы можем добиться их полной взаимосвязи, тем самым узнать информацию от находящегося в непосредственной близости фотона о другом, расположенном за тысячи километров от нас. Во-вторых, состояние фотона меняется, когда мы начинаем проводить над ним измерения. Как правило, для передачи информации о каком-то объекте требуется большое количество всесторонних измерений. Но они разрушают квантовое состояние, и у нас нет возможности повторно его измерить. Квантовая телепортация используется для того, чтобы передать, перенести некое состояние, обладая минимальной информацией о нем. В-третьих, происходит не репликация (копирование данных), а именно телепортация.

Нам может показаться, что ничего особенно в данном открытии нет, но здесь важно понимать, что это только первые шаги в освоении потенциала квантовой механики. Если мы сможем изучить и «подчинить» себе ее поразительные законы, нас ждут коренные изменения в области информационных технологий, коммуникаций, транспорта и защиты информации.

Алина Моногарова,
БГТУ имени Шухова

Система Orphus

Дата последнего изменения: 20 Мар 2018 14:46