Kvantinis pasaulis dažnai prieštarauja sveikam protui. Nobelio premijos laureatas Richardas Feynmanas kartą sakė: „Manau, galiu drąsiai teigti, kad niekas nesupranta kvantinės mechanikos“. Kvantinis teleportacija yra tik vienas iš tų keistų ir, atrodo, nelogiškų reiškinių.
2017 m. Tyrėjai iš Kinijos teleportavo objektą į kosminę erdvę. Tai nebuvo žmogus, ne šuo ar net molekulė. Tai buvo fotonas. Arba, tiksliau, informaciją, apibūdinančią konkretų fotoną. Bet kodėl tai vadinama teleportacija?
- „Salik.biz“
Esmė ta, kad kvantinė teleportacija turi mažai ką bendro su teleportacija. Atvirkščiai, reikia sukurti internetą, kurio negalima nulaužti. Bet prieš pradėdami tiesiogiai spręsti šį klausimą, pakalbėkime apie paradoksą.
Žavusis fizikas ir specialiųjų bei bendrųjų reliatyvumo teorijų autorius Albertas Einšteinas kvantinę mechaniką laikė ydinga teorija. 1935 m. Jis kartu su fizikais Borisu Podolskiu ir Nathanu Rosenu parašė straipsnį, kuriame apibrėžė paradoksą, kuris verčia abejoti beveik viskuo, kas susijęs su kvantine mechanika - EPR paradoksu.
Kvantinė mechanika yra mokslas apie mažiausius Visatos aspektus: atomus, elektronus, kvarkus, fotonus ir pan. Tai atskleidžia paradoksalius ir kartais prieštaringus fizinės realybės aspektus. Vienas iš tokių aspektų yra tai, kad matuojant dalelę, jūs ją „keičiate“. Šis reiškinys galiausiai buvo vadinamas stebėtojo efektu: reiškinio matavimo veiksmas nepataisomai jį paveikia.
Scheminis fotono teleportavimo į kosmosą eksperimentinės sąrankos aprašymas / Kinijos mokslų akademija.
Dažnai, norėdami stebėti atomą, mes jį apšviečiame. Šios šviesos fotonai sąveikauja su dalele ir taip daro įtaką jos padėčiai, kampiniam impulsui, sukimui ar kitoms savybėms. Kvantiniame pasaulyje fotonų naudojimas atomo stebėjimui yra panašus į boulingo kamuolių naudojimą, kad būtų galima suskaičiuoti kaiščius boulingo takelio gale. Dėl to neįmanoma tiksliai žinoti visų dalelės savybių, nes tirdamas ją stebėtojas daro įtaką rezultatui.
Stebėtojo efektas dažnai painiojamas su mintimi, kad sąmonė gali kažkaip paveikti ar net sukurti tikrovę. Tiesą sakant, šiame efekte nėra nieko antgamtinio, nes jis visiškai nereikalauja sąmonės.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Su atomu susiduriantys fotonai sukelia tą patį stebėtojo efektą, nesvarbu, ar jie juda link jo dėl žmogaus sąmonės pusės, ar ne. Šiuo atveju „stebėk“- tai tiesiog bendravimas.
Mes negalime būti išoriniai stebėtojai. Kvantinėse sistemose žmogus visada aktyviai dalyvauja, suliedamas rezultatus.
Būtent tai Albertui Einšteinui nepatiko. Jam šis įgimtas dviprasmiškumas rodė kvantinės mechanikos nepilnumą, kurį reikėjo pašalinti. Mokslininkas tikino, kad tikrovė negali būti tokia nepatikima. Būtent tai nurodo jo garsioji frazė: „Dievas nevaidina kauliukų su Visata“.
Ir niekas daugiau nei pabrėžė kvantinės mechanikos silpnumą, nei kvantų įsipainiojimo paradoksą.
Kartais kvantinėje skalėje dalelės gali būti susietos taip, kad išmatuodamos vienos dalelės savybes akimirksniu paveiktų kitą, kad ir kaip toli jos būtų. Tai yra kvantinis įsipainiojimas.
Remiantis Einsteino reliatyvumo teorija, niekas negali keliauti greičiau nei šviesa. Tačiau atrodė, kad kvantinis įsipainiojimas sulaužė šią taisyklę. Jei viena dalelė yra įsipainiojusi į kitą, ir bet kokie galimi pokyčiai, kurie įvyksta su viena iš jų, turi įtakos kitai, tada tarp jų turi būti kažkoks ryšys. Priešingu atveju, kaip jie gali paveikti vienas kitą? Bet jei tai atsitiks akimirksniu, nepaisant atstumų, šis ryšys turi įvykti greičiau nei šviesos greičiu - vadinasi, pats EPR paradoksas.
Jei bandysite išmatuoti, per kurį plyšį elektronas praeina eksperimento metu su dviem plyšiais, interferencijos modelio negausite. Tuo tarpu elektronai elgsis ne kaip bangos, o kaip „klasikinės“dalelės.
Einšteinas šį reiškinį pavadino „piktu veiksmu per atstumą“. Visas kvantinės mechanikos laukas jam atrodė toks pat silpnas, kaip tariamas kvantinis įsipainiojimas. Iki gyvenimo pabaigos fizikas nesėkmingai bandė „užtaisyti“teoriją, tačiau nieko iš to neišėjo. Tiesiog nebuvo ką taisyti.
Po Einšteino mirties buvo ne kartą įrodyta, kad kvantinė mechanika yra teisinga ir veikia, net jei ji dažnai prieštarauja sveikam protui. Mokslininkai patvirtino, kad kvantinis įsipainiojimo paradoksas yra tikras reiškinys, ir apskritai tai nėra paradoksas. Nepaisant to, kad susipainiojimas įvyksta akimirksniu, jokios informacijos negalima perduoti tarp dalelių greičiau nei šviesos greičiu.
Kaip visa tai susiję su kvantine teleportacija? Grįžkime prie mūsų temos. Tiesa ta, kad tokiu būdu vis dar galima perduoti informaciją. Būtent tai padarė mokslininkai iš Kinijos 2017 m. Nors tai vadinama „teleportacija“, iš tikrųjų mokslininkai atliko informacijos perkėlimą iš dviejų įsipainiojusių fotonų.
Kai lazerio spindulys nukreipiamas per specialų kristalą, jo skleidžiami fotonai yra įsipainioję. Taigi, kai vienas fotonas išmatuojamas įsipainiojusioje poroje, kito būsena iškart yra žinoma. Jei kaip signalo nešėją naudosite jų kvantines būsenas, tada informaciją bus galima perduoti tarp dviejų fotonų. Tai buvo daroma anksčiau laboratorijose visame pasaulyje, bet niekada anksčiau šis procesas nebuvo vykdomas tokiu atstumu.
Kinijos tyrėjai į palydovą, kuris yra 1400 kilometrų virš Žemės, atsiuntė įstrigusį fotoną. Tada jie įsipainiojo planetoje likusį fotoną su trečiuoju fotonu, kuris leido jam nusiųsti savo kvantinę būseną į palydovo fotoną ir taip veiksmingai nukopijuoti trečiąjį fotoną orbitoje. Tačiau trečiasis fotonas nebuvo fiziškai perkeltas į palydovą. Buvo perduota ir atkurta tik informacija apie jos kvantinę būseną.
Taigi tai nebuvo „Star Trek“stiliaus teleportacija. Tačiau didžiausias šio eksperimento proveržis buvo ne teleportacija, o bendravimas.
Kvantinio interneto, kurio pagrindu yra įsipainiojusios dalelės, nugriauti būtų beveik neįmanoma. Ir viskas dėka stebėtojo efekto.
Jei kas nors bandys perimti vieną iš šių kvantinių perdavimų, iš esmės tai bus bandymas stebėti dalelę, kuri, kaip mes jau žinome, ją pakeis. Pavojingas perdavimas bus iškart matomas, nes dalelės nustos įsipainiojusios arba transmisija bus visiškai sunaikinta.
Internetas „Quantum“būtų beveik šimtu procentų saugus ryšių tinklas. Negalėdamas prieiti prie įsipainiojusių dalelių, niekas negalėjo jos nulaužti. Ir jei kas nors gautų prieigą prie vienos iš įsipainiojusių dalelių, jie iškart tai pastebėtų, nes dalelė dingtų, vadinasi, internetas nustotų veikti. Tai gali būti naudingiau nei fotono teleportacijos įrenginys.
Tyrėjai turėjo padaryti per milijoną bandymų sėkmingai įsipainioti šiek tiek daugiau nei 900 dalelių. Kadangi fotonai turi praeiti pro mūsų atmosferą, didelė tikimybė, kad jie sąveikaus su kitomis dalelėmis, todėl bus „stebimi“, pašalindami įsipainiojimą ir užbaigdami perleidimą.
Kvantinis teleportavimas praranda visą informaciją apie originalią dalelę, tačiau sukuria identišką kopiją kitame gale / & copy; Jim Al-Khalili / Kvantinės teleportacijos metu prarandama visa informacija apie originalią dalelę, tačiau kitame gale sukuriama identiška kopija / Jim Al-Khalili.
Ar vieną dieną - netolimoje ateityje - naudosime tą pačią techniką teleportuoti didelius objektus ar net žmones? Teoriškai taip. Tai apjungtų kiekvieną kūno dalelę su tuo pačiu dalelių skaičiumi paskirties vietoje. Kiekvieną jūsų dalelių būseną ir padėtį reikės nuskaityti ir perkelti į kitą vietą. Laukiančios dalelės bus įsipainiojusios ir priims joms perduodamą informaciją, akimirksniu įprasdamos būseną, tapačią originalioms dalelėms. Iš esmės tai yra tas pats, kas nutiko fotonams kinų eksperimento metu. Skirtumas tik tas, kad tai yra kiekviena jūsų kūno dalelė.
Tačiau jūs neturėtumėte džiaugtis. Teleportacija taip pat turi stebėtojo efektą. Nuskaitymo procesas, matuojantis visas jūsų daleles, akimirksniu pakeis visas jas. Gali būti, kad pokyčiai jums buvo nemalonūs, jūs pavirsite neatpažįstamu kvantiniu gleiviu. Jūs nustotumėte egzistuoti pradiniame taške ir pasirodyti kitame - lygiai taip pat, bet su nauju dalelių rinkiniu. Bet ar likti savimi, ar ne, yra visiškai kitas klausimas.
Vladimiras Guillenas