2014-04-11

Телепортація

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Телепортація

У тонких фізичних експериментах вдалося зробити те, що найсміливіші фантасти вважали не більше ніж нереалістичною фантастикою: досліджуючи одну з колись зв'язаних частинок, можна миттєво (із надсвітловою 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 та М. Розеном запропонував експеримент із телепортації якщо не речовини, то інформації. Цей спосіб надсвітлового 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 частинки розлітаються дуже далеко, їх як і раніше буде описувати та ж функція. Але стан кожної окремої частинки невідомий 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!) іідповідні характеристики. Тобто можливе миттєве "пересилання" квантового стану частки на необмежено велику відстань. Телепортацію самої частинки, передачі маси при цьому не відбувається.

Схожим чином веде себе розірваний на дві частини снаряд: якщо до вибуху він був нерухомий, сумарний імпульс його осколків дорівнює нулю. "Зловивши" один осколок і вимірявши його імпульс, можна миттєво назвати величину імпульсу другого осколка, як би далеко він не полетів.

Сьогодні принаймні дві наукові групи - австрійські дослідники з університету в Інсбруку та 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 зв'язаних фотонів. Між ними в свою чергу виникав квантово-механічний зв'язок, що приводить до поляризації нової пари. Таким чином експериментатори домоглися дуже цікавого результату: вони навчилися пов'язувати фотони, що не мають спільного походження. Це відкриває можливість для проведення цілого класу принципово нових експериментів.

У результаті вимірювання другий фотон первісної пов'язаної пари також отримував деяку фіксовану поляризацію: копія первісного стану "фотона-посланника" передавалася віддаленому фотону. Найбільш складно було довести, що квантовий стан дійсно телепортувався: 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 зв'язаної частинки: 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 у телепортації фотонів, експериментатори вже планують роботи з іншими частинками - електронами, атомами і навіть іонами. Це дозволить передавати квантовий стан від короткоживучої частинки до більш стабільної. Таким способом можна буде створювати пристрої, які зберігатимуть на іони пам’ять про те, де інформація, принесена фотонами, ізольованими від навколишнього середовища.

Після створення надійних методів квантової телепортації виникнуть реальні передумови для створення квантових обчислювальних систем. Телепортація забезпечить надійну передачу та зберігання інформації на фоні потужних перешкод, коли всі інші способи виявляються неефективними, і може бути використана для зв'язку між кількома квантовими комп'ютерами. Крім того, і самі розроблені дослідниками методи мають величезне значення для майбутніх експериментів з квантової механіки, для перевірки та уточнення цілого ряду сучасних фізичних теорій.

За матеріалами nkj.ru.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus