Тайны космоса
Шрифт:
«Итак, — говорит доктор Бронштейн, — телепортация человека — всего лишь инженерная проблема. Принципиальных трудностей тут нет».
Эффект «спутывания» существует. Именно это подтвердила недавно в своем опыте группа австрийских физиков под руководством Антона Зайлингера. Воспользовавшись теоретической разработкой исследовательской группы американца Чарлза Беннета, опубликованной еще 5 лет тому назад, исследователи попытались воспроизвести все вышеописанные манипуляции на практике.
Итак, передача информации от частицы к частице возможна за счет так называемого эффекта «спутывания» (entanglement), стали рассуждать экспериментаторы. При этом не так уж важно, что мы до сих пор не понимаем, каким образом частицы, образующие
В своей статье, помещенной в декабрьском выпуске 1997 года всемирно известного журнала «Нейчур», Зайлингер с коллегами пишут, что пара «спутанных» квантов света — фотонов — была создана ими за счет так называемой параметрической конверсии. Суть работы, занявшей 4 года, в общих чертах такова.
Австрийские физики пропустили частицу света фотон — через специальный кристалл. При этом фотон расщепился на два фотона, обладавших меньшими энергиями. Дочерние фотоны помчались дальше, но уже в разных направлениях. Несмотря на это, связь между ними сохранилась.
Для человека, незнакомого с квантовой механикой, такая взаимосвязь кажется чисто мистической. Однако эффект действительно существует на практике и выражается, например, так. Если бы физики измерили один фотон и обнаружили, что он коллапсировал, скажем, в состоянии вертикальной поляризованности, то о его партнере можно с уверенностью сказать, что он в тот же миг стал бы поляризованным горизонтально.
Взаимный коллапс происходит мгновенно и скоростью света — это-то и есть самое удивительное! — не ограничен. Но один коллапс для передачи информации использовать нельзя. Информация может быть извлечена только при декодировании квантового канала, дополненного неквантовым. Таким образом, получается, что система прививает какое-то определенное состояние частице-реципиенту практически без измерения, а значит, и без разрушения. Неизмеренное, оно тем не менее в закодированной форме отражается на второй частице, где бы она ни находилась.
Эйнштейн был не прав? Если у Зайлингера расстояние между двумя дочерними фотонами было невелико — эксперимент не выходил за рамки лаборатории, у физиков из Женевского университета, работавших в группе Николаса Гайзина, мы видим иную картину. Расстояние между двумя дочерними фотонами тут составило 10 с лишним километров — именно столько разделяет две деревушки в окрестностях Женевы — Делью и Берне. Одна находится на севере от Женевы, а другая — на юго-западе. С городом и между собой они связаны телефонной линией, сделанной из волоконной оптики. По волокну-световоду и помчались дочерние фотоны, образовавшиеся из расщепленного луча, пропущенного через кристалл ниобата калия, и достигли каждый своего детектора.
Как мы помним, согласно принципу неопределенности, невозможно одновременно узнать, какова энергия фотона и время, когда он вылетел из кристалла в Женеве. Более того, пока его не измерили, его состояние — смесь разных состояний.
Эйнштейн, которому претила всякая неопределенность, считал это абсурдом и в 1935 году предложил мысленный эксперимент, который ныне — спустя более 60 лет — удалось воспроизвести на практике.
Великому теоретику показалось, что принцип неопределенности отражает не истинное положение вещей, а всего лишь неправильно сделанные измерения. В терминах сегодняшних экспериментов его мысль должна выглядеть так: «Вы можете узнать энергию фотона, измерив энергию его партнера, а измерив время, когда партнер прибыл к месту своего назначения, вы узнаете, когда он покинул кристалл. Оба фотона вылетели из кристалла в один какой-то
Эксперименты австрийских и швейцарских физиков опять-таки показали правоту квантовой механики. «То было торжество неопределенности над здравым смыслом и призраков над привычными представлениями о причинно-следственных связях», говорит Гайзин.
Теперь мы знаем: Алиса ревнует справедливо. Вообще-то говоря, опыты с фотонами начались еще в 1981 году, когда физик Аллен Аспек из Парижского университета впервые поразил своих коллег подобным фокусом. Но у него, как и у Зайлингера, фотоны разлетались всего на несколько метров. Теперь это расстояние увеличилось до 10 км, и результат остался неизменным. Посмотрим, каким он будет в 2005 году, когда Гайзин собирается довести расстояние между фотонами до 100 км — именно такова дистанция между Женевой и Берном, где когда-то в патентном бюро работал Эйнштейн.
Но уже сегодня, продолжая аналогию с влюбленной парой, мы можем перевести полученные результаты с языка физики на обыденный таким образом. Представим себе, что один из полученных фотонов экспериментаторы мысленно приписали к отправителю информации, Алисе, а второй — к получателю, Бобу. И наконец, существует третий участник эксперимента — некая Кэрол (в данном конкретном случае тоже замаскированная под частицу).
Как вы думаете, изменится ли состояние Алисы, если Кэрол сообщит ей, что видела вчера на дискотеке Боба, лихо плясавшего с какой-то блондинкой? Безусловно, да. Как и то, что, скорее всего, Алиса тут же всеми мыслимыми и немыслимыми способами даст знать Бобу, что она по этому поводу думает.
Так вот, экспериментаторы на квантовом уровне установили, что такая передача осуществляется мгновенно. После чего и принявшая информацию частица тут же переходит в другое состояние (Боб принимается извиняться и успокаивать Алису).
Как именно происходит передача информации, какой беспроволочный «телефон» тут работает, французским, австрийским и швейцарским исследователям разобраться пока не удалось. Быть может, об этом больше расскажут итальянские ученые, статья об эксперименте которых должна быть опубликована в одном из ближайших номеров другого престижного научного журнала «Физикал Ревью Леттерс»?..
Тем не менее многие научные эксперты, в том числе, например, академик РАН Виталий Гинзбург, полагают, что данные эксперименты с пересылкой квантового пакета открывают принципиальные возможности к дальнейшему исследованию телепортации на практике.
Правда, пересылки материальных объектов, а тем более людей, из одной точки пространства в другую уже завтра никто не обещает. «Например, чтобы с разрешающей способностью до 1 мм описать в трех измерениях только внешность какого-либо человека, требуется 10 гигабайтов компьютерной памяти, — говорит уже упоминавшийся нами доктор Бронштейн. — Для описания на субатомном уровне ее нужно несоизмеримо больше. И на трансляцию последовательности с использованием имеющихся ныне линий связи на передачу особенностей любой личности может уйти порядка… 100 млн веков!»
Таким образом, остается надеяться, что со временем ученые изобретут какие-то способы мгновенной сверхдальней связи, использующей каналы, пронизывающие пространство-время. Или возьмут на вооружение идею, опять-таки высказанную Константином Феоктистовым.
Возможно, мы не одни размышляем над подобной проблемой, полагает он. Очень может быть, что гдето там, у чужой звезды, представители иной цивилизации ломают голову (или что там у них для этого еще есть) над подобной же проблемой. И когда-нибудь поиски, ведущиеся с двух концов, увенчаются совместным успехом — информационный мост будет установлен.