<<
>>

Квантовая телепортация

  Издавна люди мечтали о телепортации — мгновенном перемещении в пространстве. Герои народных сказок оказываются

в тридевятом царстве, надев волшебное колечко, а компьютерные игры и фантастика кишат “порталами” и “прыжками в гиперпространстве”.

Ну, казалось бы, здесь-то причем нанотехнология со своими пылинками?

Известен так называемый парадокс Эйнштейна-Подольско- го-Розена (ЭПР-парадокс), заключающийся в том, что если после взаимодействия двух квантовых частиц провести наблюдения за одной из них, то мгновенно изменятся параметры другой, уже далеко отлетевшей частицы. Эксперименты показали, что частицы проявляют удивительную взаимосогласованность даже на таких больших расстояниях, на которых они никак не могли бы повлиять на друга с точки зрения классической теории. Дело в так называемой “нелокальности” волновой функции для системы из нескольких частиц — несмотря на то, что частицы уже далеко друг от друга, вероятности нахождения их в том или ином состоянии остались взаимосвязанными после квантового взаимодействия. Это казалось фантастикой, пока Антон Цойлингер и Франческо де Мартини не передали состояние поляризации между двумя фотонами при помощи третьего на расстояние 10 км.

Достигнув успехов в телепортации фотонов, экспериментаторы уже планируют работы с другими частицами: электронами, атомами и ионами. Телепортация сможет обеспечить надежную передачу и хранение данных на фоне мощных помех, когда все другие способы оказываются неэффективными. Возможно, в будущем сети квантовой телепортации получат такое же распространение, как современные телекоммуникационные сети.

Но передачей информации на расстояние уже никого не удивишь, а как же материальные объекты? Обычно полагают, что переместить какой-либо объект или даже человека — значит переместить все частицы, из которых он состоит. Но, поскольку квантовые частицы неотличимы друг от друга, их можно не перемещать, а “собрать” телепортируемый объект из новых частиц на основе полученной информации (например, при помощи молекулярных сборщиков — ассемблеров).

Следовательно, телепортация объекта есть телепортация квантовых состояний частиц и воссоздание их на удаленном расстоянии.

Так можно было бы и копировать объекты, но в силу вездесущего принципа неопределенности чем больше получено ин

формации о некотором объекте, тем больше искажений вносится в этот объект — и так до тех пор, пока исходное состояние не будет разрушено полностью. Как только будет считана вся нужная информация, объект исчезнет и снова появится на свет только после квантовой сборки.

Вместо заключения или некоторые замечания по поводу вероятностной интерпретации квантовых явлений

Экспериментальные подтверждения справедливости квантовой механики столь убедительны, что должны были развеять всякое недоверие к ней. Но остаются сомнения в плане философском: хорошо известно, что Эйнштейн, Шредингер и де Бройль, которые были творцами новой механики, высказывались против понимания сущности теории на основе принципа неопределенности. “Бог не играет в кости”, — так Эйнштейн отзывался о вероятностной трактовке волновой функции.

Но в своей работе физики всегда имеют дело с несовершенными теориями, справедливыми только для ограниченного круга явлений, ровно до тех пор, пока кто-нибудь не открывает новые явления, вынуждающие их выходить за рамки старых теорий и строить новые. Так, две с половиной тысячи лет назад, атом считался неделимым; вплоть до XV века человечество пребывало в абсолютной уверенности относительно того, что Земля плоская. До рождения Ньютона многие природные закономерности также описывались лишь в терминах вероятности.

В наше время пока нет ни конкретных предложений, как преодолеть рубежи квантовой механики, ни экспериментальных данных, указывающих на такую возможность. Но все же квантовая механика (вне всяких сомнений!) будет, в конце концов, превзойдена, и приоткроется перед людьми завеса неопределенности, скрывающая сегодня тайны квантового мира.

Итак, повторим еще раз:

• Разделение физики на классическую и квантовую произошло в начале ХХ века.

Оба направления решают сходные задачи (устанавливают законы взаимодействия физических тел), но различаются природой изучаемых объектов (макротела, субатомные частицы)

Предпосылкой для такого разделения послужил спор между Ньютоном и Гюйгенсом, касаемо природы света. Ньютон принимал свет за поток световых частиц, а Гюйгенс — за волновой процесс. Дальнейшее развитие науки доказало, что правы. были оба физика. Разрешил данное противоречие Макс Планк, введя в 1900 году понятие “кванта”. “Квант” означает “наименьшее количество”, на которое может измениться дискретная физическая величина. Суть гипотезы Планка: атомы вещества испускают светв виде отдельных порций (квантов). Энергия отдельного кванта пропорциональна частоте световой волны:

Е= hv

где Е — энергия кванта света, называемого также фотоном; v — его частота;

h — 1,054* 10-34 Дж*с — постоянная Планка. Постоянная Планка - это квант действия, т.е. наименьшее действие, возможное в природе. Ввиду малости величины R, для макроскопических тел оно не проявляется. Поэтому для описания их взаимодействия достаточно законов классической физики. Альберт Эйнштейн доказал, что свет не только испускается, но и поглощается квантами. Нильс Бор сформулировал основные постулаты квантовой физики: Дискретный энергетический спектр атома оъясняется тем, что каждый электрон находятся на собственном энергетическом уровне, соответствующем строго определенной энергии. Электроны могут переходить с одного уровня на другой, поглощая или испуская фотон. Этот принцип лежит в основе работы лазера. Согласно гипотезе де Бройля, каждой частице, независимо от ее природы, следует поставить в соответствие волну, длина X которой обратно пропорциональна импульсу частицы, то есть ее массе. Это значит, что для макрочастиц длина волны очень мала и их волновые свойства заметить практически невозможно.

д _              i _ 27th

р то

<< | >>
Источник: Мария Рыбалкина. НАНОТЕХНОЛОГИИдля всех. 2005

Еще по теме Квантовая телепортация:

  1. «Парадоксы» квантовой механики
  2. Критическая проверка теорий
  3. Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада
  4. Квантовая телепортация