Praėjusį mėnesį milijardierius Jurijus Milneris ir astrofizikas Stephenas Hawkingas paskelbė „Breakthrough Starshot“: neįtikėtinai ambicingą planą nusiųsti pirmąjį žmogaus sukurtą erdvėlaivį į kitą žvaigždžių sistemą mūsų galaktikoje. Milžiniškas lazerių rinkinys galėtų paleisti mikroschemos dydžio aparatą kitai žvaigždei 20% šviesos greičiu. Tačiau neaišku, kaip šis mažas prietaisas sugebėtų su mumis susisiekti per didžiulę tarpžvaigždinę erdvę. O kaip su kvantiniu įsipainiojimu? Ar ji gali būti taikoma tokiam ryšiui?
Ši idėja tikrai verta dėmesio.
- „Salik.biz“
Įsivaizduokite dvi monetas, kurių kiekviena gali sukti galvas ar uodegą. Jūs turite vieną monetą, aš kitą ir mes esame labai toli vienas nuo kito. Mes metame monetas į orą, sugauname ir lipiname ant stalo. Prieš pažvelgdami į nusileidusį kūrinį, tikimės, kad 50/50 tikimybė, kad užklups uodegos, ir, žinoma, taip pat ir galvos. Įprastoje, nesupainiotoje visatoje jūsų ir mano rezultatai bus nepriklausomi vienas nuo kito. Jei jums kyla uodegos, mano moneta turi 50% kritimo galvą ar uodegą. Tačiau tam tikromis sąlygomis šie rezultatai gali painioti: jei vykdysite šį eksperimentą ir gausite uodegas, jūs žinosite, kad mano moneta turi 100% šansą parodyti galvas, net aš net jums to nepasakysiu. Apie tai sužinosite akimirksniu, net jei mus skiria šviesmečiai ir nepraėjo nė viena sekundė.
Kvantinėje fizikoje mes paprastai įsipainiojame ne į monetas, o į atskiras daleles, tokias kaip elektronai ir fotonai, kur, pavyzdžiui, kiekvieno fotono sukimasis gali būti +1 arba -1. Jei išmatuosite vieno fotono sukimąsi, akimirksniu atpažinsite kito fotoninį sukimąsi, net jei jis yra pusės visatos atstumu nuo mūsų. Kol neišmatuosite vieno fotono sukimosi, jie abu bus neapibrėžtoje būsenoje; bet kai tik išmatuosi, iškart žinai apie tai. Žemėje mes atlikome tokį eksperimentą, atskirdami du įsipainiojusius fotonus daugybe kilometrų ir išmatuodami jų sukimus per nanosekundę. Paaiškėjo, kad jei išmatuosime vieno sukimąsi ir pasirodysime +1, išsiaiškinsime, kad kito -1 nugara yra 10 000 kartų greitesnė, nei šviesos greitis galėtų mums leisti.
Ir čia kyla klausimas: ar galėtume panaudoti šią savybę - kvantinį įsipainiojimą - susisiekti su tolima žvaigždžių sistema? Atsakymas: taip, jei matavimą nuotolinėje vietoje laikytume komunikacijos forma. Bet kai sakai prisijungti, dažniausiai nori žinoti ką nors apie vietą, su kuria susisieki. Pavyzdžiui, galite laikyti neapibrėžtoje būsenoje įsipainiojusią dalelę, nusiųsti ją į šalia esančią žvaigždę erdvėlaivyje ir liepti ieškoti akmenuotų planetų požymių tos žvaigždės gyvenamojoje zonoje. Pamatęs vieną, jis išmatuoja, o tai lemia, kad jūsų dalelė bus +1 būsenoje, o jei ne, tada matavimas parodys, kad jūsų dalelė yra -1 būsenoje.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Taigi, jūs manote, kad matuojant dalelę Žemėje, ji turėtų būti -1 būsenoje, kuri parodys, kad erdvėlaivis rado planetą gyvenamojoje zonoje, arba +1 būsenoje, kuri parodys, kad įrenginys turi planetą nerastas. Jei žinote, kad buvo atliktas matavimas, galite patys atlikti matavimą ir iškart sužinoti apie kitos dalelės būseną, net jei ji dar yra daug metų.
Elektronų, kertančių dvigubą plyšį, bangų schema. Jei išmatuosite, kuris plyšys eina per elektroną, sunaikinsite kvantinių trukdžių modelį.
Planas puikus. Tačiau yra problema: įsipainiojimas veikia tik tada, kai klausiate dalelės: kokioje būsenoje esate? Jei į tam tikrą būseną įstatysite įsipainiojusią dalelę, sulaužysite įsipainiojimą, ir matavimai Žemėje bus visiškai nepriklausomi nuo tolimos žvaigždės matavimo. Jei tiesiog išmatuojote tolimą dalelę (ir sužinojote: +1 arba -1), tada jūsų matas Žemėje taip pat bus atitinkamai -1 arba +1 ir gausite informacijos apie dalelę, esančią šviesos taškų atstumu nuo jūsų. Jei panardinsite dalelę į +1 arba -1 būseną, tada, nepaisant rezultato, jūsų dalelė Žemėje turės 50% +1 ar -1 tikimybę ir daugelį šviesmečių nieko nepasakys apie dalelę.
Tai yra vienas painiausių dalykų kvantinėje fizikoje: įsipainiojimas gali būti naudojamas gauti informaciją apie sistemos komponentą, kai žinai visą jos būseną ir išmatuoti kitą (-us) komponentą (-us), bet ne kurti ir perduoti informaciją iš vienos įsipainiojusios sistemos dalių į kitą. … Todėl nėra galimybės bendrauti greičiau nei šviesa.
Kvantinis įsipainiojimas yra nuostabi savybė, kurią galime naudoti daugybei įvairių dalykų, pavyzdžiui, tobula informacijos šifravimo sistema. Bet bendravimas yra greitesnis nei lengvas? Norėdami suprasti, kodėl tai neįmanoma, turime suprasti pagrindinę kvantinės fizikos savybę: tai, kad priverstinai įmerkus bent dalį įsipainiojusios sistemos į vieną būseną, neleidžiama įgyti informacijos apie šį pasinėrimą matuojant likusią sistemos dalį. Kaip kartą pabrėžė Nielsas Bohras, „jei kvantinė mechanika dar negirdėjo tavęs, jūs dar to nesupratote“.
Visata visą laiką žaidžia su mumis kauliukus, daug kas Einšteinui kelia baisumą. Net geriausius mūsų bandymus apgauti šiame žaidime iššaukia gamta.
