Квантову телепортацію - ЩЕ ОДИН ВИКЛИК здоровий глузд
А. Шишловим. За матеріалами журналів "Nature" та "Science news".
У тонких фізичних експериментах вдалося, здається, зробити те, що найсміливіші фантасти вважали не більше ніж нереалістичною фантастикою: досліджуючи одну з пов'язаних колись частинок, можна миттєво (з надсвітовою швидкістю!) З будь-яких відстаней отримувати інформацію про стан іншої частинки.
Герої науково-фантастичних фільмів і романів давно освоїли телепортацію - зручний спосіб миттєвого переміщення в часі і в просторі. Що ж стосується реального життя, то тут подібне продовжує залишатися лише мрією.
Проте ще в 1935 році Альберт Ейнштейн спільно зі своїми колегами Б. Подольським і Н. Розеном запропонував експеримент по телепортації якщо не речовини, то інформації. Цей спосіб надсвітовою зв'язку отримав назву "Парадокс ЕПР".
Суть парадоксу полягає в наступному. Є дві частинки, які якийсь час взаємодіють, утворюючи єдину систему. З позицій квантової механіки цю пов'язану систему можна описати якоюсь хвильовою функцією. Коли взаємодія припиняється і частки розлітаються дуже далеко, їх, як і раніше буде описувати та ж функція. Але стан кожної окремої частки невідомо в принципі: це випливає зі співвідношення невизначеностей. І тільки коли одна з них потрапляє в приймач, що реєструє її параметри, в іншої з'являються (саме з'являються, а не стають відомими!) Відповідні характеристики. Тобто можлива миттєва "пересилання" квантового стану частки на необмежено велику відстань. Телепортації самої частинки, передачі маси при цьому не відбувається.
Схожим чином поводиться розірвався на дві частини снаряд: якщо до вибуху він був нерухомий, сумарний імпульс його осколків дорівнює нулю. "Піймавши" один осколок і вимірявши його імпульс, можна миттєво назвати величину імпульсу другого осколка, як би далеко він ні полетів.
Сьогодні принаймні дві наукові групи - австрійські дослідники з університету в Інсбруку і італійські з університету "La Sapienza" в Римі - стверджують, що їм вдалося здійснити телепортацію характеристик фотона в лабораторних умовах.
Експерименти в Інсбруку передавали "послання" у вигляді поляризації фотона ультрафіолетового випромінювання. Цей фотон взаємодіяв в оптичному змішувачі з одним з пари пов'язаних фотонів. Між ними в свою чергу виникала квантово-механічний зв'язок, що приводить до поляризації нової пари. Таким чином експериментатори домоглися дуже цікавого результату: вони навчилися пов'язувати фотони, які не мають спільного походження. Це відкриває можливість для проведення цілого класу принципово нових експериментів.
В результаті вимірювання другий фотон первісної пов'язаної пари також набував деяку фіксовану поляризацію: копія первісного стану "фотона-посланника" передавалася віддаленому фотону. Найбільш складно було довести, що квантовий стан дійсно Передача даних: для цього необхідно точно знати, як встановлені детектори при вимірюванні загальної поляризації, і було потрібно ретельно синхронізувати їх.
Замість того щоб використовувати окремий "фотон-посланник", італійські дослідники запропонували розглядати одночасно дві характеристики кожної пов'язаної частки: поляризацію і напрям руху. Це дозволяє теоретично описувати їх як окремі частинки і в той же самий час, проводячи вимірювання тільки з першою частинкою, отримувати характеристики другої, не чіпаючи її, - здійснювати телепортацію.
Досягнувши успіхів в телепортації фотонів, експериментатори вже планують роботи з іншими частинками - електронами, атомами і навіть іонами. Це дозволить передавати квантовий стан від короткоживущей частки до більш стабільною. Таким способом можна буде створювати пристрої, що запам'ятовують, де інформація, принесена фотонами, зберігалася б на іони, ізольованих від навколишнього середовища.