Що таке квантова телепортація відповідає фізик, наука, суспільство, аргументи і факти
Вчені з Китаю проведуть перший в світі експеримент з квантової телепортації на відстань близько 1200 кілометрів - між землею і космосом! Дослідники також планують провести подібні досліди з квантової телепортації між Землею і Місяцем.
Телепортація ... Слово з науково-фантастичних книг, з історій про космічні пригоди, де герої за секунди долають гігантські відстані за допомогою телепорту. Квантова телепортація не має нічого спільного з реальним переміщенням об'єктів. В такому випадку, що це таке і чому так називається? Про квантової телепортації АіФ.ru розповів керівник лабораторії фізики Політехнічного музею Юрій Михайлівський:
- Потрібно розуміти, що при квантової телепортації не відбувається переміщення об'єкта з одного місця в просторі в інше - як при телепортації в звичайному розумінні цього слова. За допомогою квантової телепортації телепортується, тобто миттєво переміщається, що не сам об'єкт, а стан цього об'єкта! Грубо кажучи, у нас є якийсь предмет, що має певний стан, і ми за допомогою квантової телепортації можемо перенести цей стан в інше місце, щоб там з'явився об'єкт з такими ж властивостями. (В Китаї стан частинок між двома пунктами на Землі будуть передавати за допомогою космічного супутника, який заради цього експерименту збираються вивести на орбіту - прим. Ред.) Але про об'єкт - умовно. Поясню: зараз ми не вміємо передавати стан складних об'єктів. Мова йде про те, щоб передати стан окремих атомів або фотонів, нічого більше.
Для того щоб здійснити квантову телепортацію, потрібно створити квантову заплутану пару. Для простоти будемо говорити про один стан, стан спина частинки. Він може знаходитися в двох станах: спін вгору і спін вниз. Ці стани ми і будемо намагатися передати. Отже, ми намагаємося створити так звану квантову заплутану пару (зазвичай це пара світлових фотонів). Вона влаштована таким чином, що у них сумарний спін дорівнює нулю. Тобто у одного фотона спин вгору, в іншого - вниз, коли ми створюємо цю пару, їх сума - нуль. При цьому не тільки ми не знаємо, куди фотони дивляться, але і самі фотони не знають, в який бік спрямовані їхні спини. Вони знаходяться в так званому змішаному стані, невизначеному. Може бути, спін вгору, може, вниз, ніхто не знає, поки не буде проведений акт вимірювання.
Але у нас є гарантія, що якщо ми виміряємо один спін, і він дивиться вгору, то спін іншого фотона дивиться вниз. Тепер візьмемо два заплутаних фотона і разнесём їх на велику відстань, кілометр, наприклад. І тут ми беремо один з фотонів і вимірюємо його стан. Визначаємо, що у нього спин вгору, і в цей момент на відстані одного кілометра спин іншого змішаного фотона перетворюється в стан зі спіном вниз. Актом вимірювання одного фотона ми змінили стан іншого фотона.
Зазвичай ці два заплутаних фотона називають Ансілой і Бобом.
Цей ефект квантової заплутаності використовується для телепортації. У нас є спін, який ми хотіли б телепортувати, його зазвичай називають Алісою. Так ось, проводять вимірювання сумарного спина Аліси і Ансіли, і в цей момент Боб отримує стан Аліси, або поєднане до нього (протилежне). Про те, яке саме, ми дізнаємося з результату вимірювання. Після цього нам необхідно цю інформацію передати вже за звичним каналу зв'язку. Чи треба перевертати Боба чи ні.
Якщо ми, наприклад, передаємо стану 10 спинив, то для завершення телепортації необхідно передати повідомлення виду: «Поміняти на протилежні стани 1, 3, 5, 6 і 8».
Якось так і здійснюється квантова телепортація.