18 июня 2019, вторник, 05:54
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Квантовая телепортация: возможности и перспективы

Юджин Ползик
Юджин Ползик
Фото: Alberto Cereser/universitypost.dk

Свою лекцию на «Полит.ру» о квантовой телепортации профессор Института Нильса Бора, директор Датского центра квантовой оптики, председатель исполнительного комитета Российского квантового центра Юджин Ползик начал с рассказа о том, что можно, а что нельзя в мире квантовой физики. При этом он на каждом этапе подбрасывал слушателям сюрприз. Убедив их, что нечто уж точно в квантовой механике невозможно, он вдруг на новом этапе показывал, как все-таки можно обойти запреты, не нарушая законов природы.

Сначала он рассказал о Вернере Гейзенберге (Werner Heisenberg), одном из основателей квантовой механики, который установил первое квантовое «нельзя». В 1927 году Гейзенберг выдвинул знаменитый принцип квантовой неопределенности: нельзя одновременно измерить положение, координату частицы и ее скорость, импульс. Если мы хорошо знаем, где частица находится, значит, мы не можем понять, какова ее скорость, и наоборот.

До этого физикам казалось, что об окружающем нас мире можно узнать всё, каково же было их удивление, когда жесткая логика привела их к выводу, что в мире квантовой физики нельзя измерить всё, что хочется. «И не потому, что мы плохие инженеры, или у нас приборы неточные, а просто нельзя», – заметил Юджин.

Далее он перешел к рассказу о постоянной Планка. «Это очень маленькая величина. Для людей, которые помнят математику, это 10-34 джоулей на секунду. Тем не менее, эта величина конечна», – отметил лектор.  В 1918 году Макс Планк (Max Planck) получил Нобелевскую премию по физике «в знак признания услуг, которые он оказал физике своим открытием квантов энергии». Введенная же им константа – постоянная Планка h – важна тем, что «произведение точности, с которой мы можем знать координату электрона, на точность, с которой мы можем знать его скорость, – ограничено снизу», а именно той самой постоянной Планка:

Отметим, что здесь h с черточкой – это приведенная постоянная Планка, она вычисляется из постоянной Планка h по формуле:

«В некотором смысле, в конечности постоянной Планка и заключается одно из оснований квантовой механики», – заметил лектор. Если один из сомножителей очень-очень маленький, то другой должен быть очень-очень большим и наоборот. Из этого следует, что «если мы хорошо знаем, где частица находится, значит, мы совсем не знаем, какая ее скорость, и наоборот. Это первое утверждение о том, что можно, а что нельзя».

И так, объяснив публике, что нельзя в точности померить одновременно положение и скорость любого электрона, Юджин Ползик перешел к тому, а как этот запрет соотносится с проблемой квантовой телепортации. «Если я хочу, скажем, телепортировать вас куда-то, то один способ – это просто взять вас и измерить досконально. Все про вас выяснить, померить позицию каждого электрона», – заметил он. Но как уже показал Гейзенберг, если померить досконально какой-то определенный электрон, то это будет уже совсем не тот электрон, может быть, он уже из этого атома улетит. «Из этого примера следует, что нельзя даже понять, где находится один электрон. А как же разобраться со всеми, что сидят в вас? Поэтому получается, что телепортация – это не такой простой трюк», – сказал Юджин.

«Во мне этих электронов очень-очень много, и в каждом из вас – тоже. Если тщательно начать мерить все электроны в нашем теле, то мы помрем», – с иронией сказал ученый.

«Если невозможно в точности определить все параметры даже одного атома, значит, невозможно их записать в качестве классической информации, … а это именно тот способ передачи информации, который сейчас происходит в этом зале. Мой светлый образ преображается в последовательность нулей и единиц, посылается по кабелям, в другом месте эта последовательность нулей и единиц превращается во что-то похожее на меня», –  заметил он.

«Квантовые состояния невозможно передать с помощью потока классической информации, разве только очень грубо», – подчеркнул Юджин. И констатировал еще одно нельзя. «Передача всех деталей объекта, будь это атом, вы, или бактерия, невозможна. Получится лишь очень грубая копия».

Тут лектор в очередной раз поразил аудиторию логичным, но неожиданным для многих выводом об еще одном «нельзя». «Нельзя предсказать будущее», –  заметил Ю. Ползик. –  «Пока наша квантовая механика подтверждается всем нашим опытом, то никто никогда и ни в каком смысле не может предсказать будущее». «Если мы даже не знаем, где этот электрон находится, как можно предсказать все траектории в будущем?», – пояснил он.

Еще одно нельзя квантовой физики заключается в запрете на клонирование на квантовом уровне. «Если я хочу сделать квантовую копию какого-то объекта, то я обязан уничтожить оригинал», – подчеркнул Юджин.

«Кто-то говорил, по-моему, Фейнман, что если вам кажется, что вы понимаете квантовую механику, значит, вы ничего не понимаете», –  весело заметил лектор. Но тут же довольно доходчиво объяснил слушателям, как же квантовая телепортация все-таки может осуществиться. Для этого нужно будет знать: 1) расстояние между двумя перепутанными состояниями двух объектов х1 – х2 и 2) сумму их скоростей (импульсов) р1 + р2. Найти расстояние и сумму скоростей квантовая механика делать не запрещает.

Что такое перепутанные состояния, Ползик объяснил чуть ранее, используя понятия из обыденной жизни. Этот термин был введен Эрвином Шрёдингером (Erwin Schrödinger) в 1935 году, на английском он звучит как entangled или entaglement. Две запутанные квантовые системы очень сильно скоррелированы, они своего рода «моногамные», – заметил лектор. «Моногамия – значит, что я могу быть сильно связан только с одной женщиной. Если я связан с несколькими, то послабее». Если  два объекта находятся в entagled, перепутанном состоянии, то «никакой из этих объектов не может быть перепутан с еще одним объектом». Эксперты в области квантовой информатики сейчас думают над тем, можно ли сделать три или больше частицы в идеально перепутанном состоянии. В этом месте возникает уже не всем известный одновременно живой и мертвый кот Шрёдингера, а пока не очень популярный котенок Шрёдингера, но о нем Юджин Ползик рассказал лишь совсем чуть-чуть. Он напомнил, что Нобелевскую премию 2012 года получили  Серж Арош и Дэвид Уайнланд за их работы по квантовой оптике и они как раз занимаются перепутанными состояниями нескольких частиц.

То, как может быть произведена квантовая телепортация, лектор пояснил с помощью этого слайда:

«Вот эта пара находится тут на Земле, а этот господин, который с этим перепутан, находится Бог знает где. Теперь следите за моими руками. Что мы делаем? Мы здесь на Земле производим измерение относительного расстояния между моей частицей и одной из этих перепутанных, также измеряем сумму их скоростей. Я могу это сделать с неограниченной точностью… Я это сделаю, и как раз в этот момент и координата, и скорость моей частицы будут сильно изменены… Оригинал частицы стерли, у оригинала теперь не известны ни положение, ни скорость. Зато теперь мы знаем расстояние - разницу между х1 и моей частицей хv, она равна cx, и знаем сумму скоростей этих частиц, она равна cp. Теперь мы звоним по телефону на Альфу Центавра, или посылаем туда радиоволны (это тоже ключевой момент, потому что для того, чтобы мне что-то сообщить на Альфу Центавра, нужно туда позвонить или послать радиосигнал, и ничего быстрее скорости света не произойдет), поэтому процесс телепортации не может произойти быстрее скорости света».

Далее Юджин воспользовался простыми правилами сложения и вычитания. Берем x2, и из него вычитаем сx, но оно, в свою очередь, равно х1 – хv. Получаем, что х2 – (х1 - хv) = х2 – х1 + хv, где х2 – х1 равно нулю, т.к. эти два объекта перепутанные. Из этой разности мы получим координату нужной нам частицы xv. Аналогично поступая с импульсами, и пользуясь тем, что p1+p2=0 у перепутанных частиц, мы узнаем импульс нашей частицы pv.

Так, на Альфу Центавра мы телепортировали частицу с координатой xv и импульсом pv. «Конечно, мой рассказ очень условный, но принцип, я надеюсь, понятен», – заметил лектор.

После окончания основного доклада Юджину было задано много интересных вопросов. В частности, у слушателей возник вопрос о Датской академии наук, правда ли, что она финансово поддерживается производителями пива. Ползик подтвердил эту информацию, отметив, что уже много лет Датская академия наук управляет этой пивоваренной компанией, в наблюдательном совета «Карлсберг» сидят физики, которые следят за тем, чтобы компания работала эффективно. В ходе разговора со слушателями оказалось, что «Карлсберг» владеет российской компанией «Балтикой», и получается, что те, кто пьют пиво «Балтика», тем самым помогают Датской академии наук.

«Так что я вас всех убедительно прошу пить больше пива», – весело сказал Юджин Ползик, академик Королевской академии наук Дании.

- Так, так, так…, – возразил со смехом ведущий лекций, научный редактор «Полит.ру» Борис Долгин. – Вот это уже очень сомнительное утверждение.

- Я пошутил, – парировал Юджин Ползик. – Не надо пить алкогольных напитков вообще, они вредят вам и вашему здоровью, не надо курить, и лучше воздерживаться от сами понимаете чего.

- Нет-нет, вот здесь как раз проблем нет, – сказал Борис Долгин, и зал, в котором было немало пар юношей и девушек, засмеялся и зааплодировал.

- Согласен! Я был неправ, – согласился Юджин. – Не нужно от этого воздерживаться, но давайте все-таки сначала дождемся конца лекции.

Отвечая на вопрос, является ли человеческий мозг в какой-то мере квантовым компьютером, Юджин сказал: «Да». И заметил, что есть книга Дэвида Дойча «Начало бесконечности», которая переведена при поддержке Российского квантового центра, и еще переводится другая Сета Ллойда (Seth Lloyd) «Вселенная как квантовый компьютер». Из них следует, что всё, что вокруг нас происходит, можно рассматривать как элементарные операции квантового компьютера. «Все мы состоим из …электрончиков, каждый электрончик можно считать отдельным квантовым битом, и все, что в нас происходит, – это взаимодействие этих квантовых битов. Чем это не квантовый компьютер? Не очень понятно, что он вычисляет, скорее, он не вычисляет, он моделирует нас самих», – заметил Юджин, который является председателем исполнительного комитета Российского квантового центра.

Он также рассказал, что ученые сейчас изучают «возможности перепутанных состояний в мозгу птиц, которые, возможно, используют эти перепутанные состояния для навигации по магнитному полю. Возможно, это в сетчатке». Следы перепутанных состояний стали искать и в фотосинтезе, «благодаря которому мы тут все живем и процветаем». Юджин Ползик сказал, что эти темы интересовали биологов давно, но еще десять лет назад ему приходили такие письма от биологов, что «душа уходила в пятки», мало, кто из них знал физику. «Но теперь действительно серьезные ученые начинают этим заниматься», – отметил он. 

Расшифровку, слайды и видеозапись лекции смотрите на «Полит.ру».

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

05:29 Ан-24 авиакомпании «Якутия» выкатился за пределы ВПП в Якутске
04:54 Кудрин предупредил о «взрыве» в России из-за бедности
04:28 Марии Бутиной разрешили преподавать в тюрьме
03:54 С 2021 года россияне смогут поступать в вузы онлайн
03:26 Минстрой предложил пересмотреть понятие ветхого жилья
02:59 В работе мессенджера WhatsApp произошел сбой
02:21 В Ульяновске семь жильцов одного дома отравились угарным газом
01:56 Кубанский Минздрав связал распространение онкологии в регионе с солнцем
01:26 Французский миллиардер покупает аукционный дом Sotheby's
00:55 Исполнительного директора Фонда кино избили неизвестные
00:32 Неизвестные открыли огонь на параде Toronto Raptors в Канаде
17.06 23:57 В Каталонии найдена убитой несовершеннолетняя россиянка
17.06 23:30 Кудрин призвал «не останавливаться» на освобождении Голунова
17.06 22:59 Посол Бразилии анонсировал приезд туда Медведева до конца года
17.06 22:38 Причину смерти Мурси установит специальная экспертиза
17.06 21:59 В работе почтового сервиса Google произошел сбой
17.06 21:32 Сотрудников «Медузы» начали вызывать на допросы по «делу Голунова»
17.06 20:57 СКР проверяет жалобу саратовцев Путину на старые дома
17.06 20:24 Китай взял в прокат два российских мультфильма о фиксиках
17.06 19:58 Экс-президент Египта Мухаммед Мурси умер в зале суда
17.06 19:31 BadComedian и Kinodanz достигли соглашения по иску на 1 млн рублей
17.06 18:57 МВД опровергло слухи об увольнениях из задержавшего Голунова УВД
17.06 18:44 В России зафиксировали кибератаки США на системы управления инфраструктурой
17.06 18:25 Российские авиакомпании получили рекордный убыток за три месяца
17.06 18:10 Красноярский губернатор назвал ложью обвинения в многомиллиардных хищениях
17.06 17:47 Путин подписал закон об ужесточении наказания за «пьяные» ДТП
17.06 17:30 МИД РФ предсказал возобновление ядерных испытаний в США
17.06 17:30 Микроорганизмы в кишечнике лемуров зависят от места их жительства
17.06 17:10 МЧС взяло шефство над храмом в Москве
17.06 17:09 Выставка Олега Кулика «Безответственная живопись» пройдет в галерее ГУМ-Red-line
17.06 16:55 Россия предложила провести ЧЕ-2022 по фехтованию в Сочи
17.06 16:32 Козак проверит информацию о росте цен на бензин в РФ
17.06 16:30 Определены гены устойчивости к азиатской чуме птиц
17.06 16:25 МАК указал на открытую дверь в салоне сгоревшего Superjet
17.06 15:55 Сотрудников аэропорта Домодедово начали тестировать на алкоголь
17.06 15:45 «Газпром» отчитался о степени готовности «Северного потока — 2»
17.06 15:30 Бари Алибасов отказался лететь на реабилитацию в Казахстан
17.06 15:19 Российский ретейлер запустил кампанию по приему использованной тары
17.06 14:58 Airbus выпустит сверхдальнемагистральный узкофюзеляжный самолет
17.06 14:40 Путин поручил ввести однократные электронные визы
17.06 14:26 Минтруд подсчитал количество работающих пенсионеров
17.06 14:11 Москва увидела признаки кибервойны в действиях США
17.06 13:56 Кремль не поверил в репрезентативность месячных рейтингов Путина
17.06 13:40 Власти Екатеринбурга назвали сроки строительства храма
17.06 13:21 Владимиру Путину доложили о событиях в Чемодановке
17.06 13:16 Союз театральных деятелей объяснил слух о госпитализации Калягина
17.06 13:09 Умер бывший первый зампред КГБ СССР генерал Филипп Бобков
17.06 12:58 Руководители Boeing извинились за катастрофы с самолетами 737 MАX
17.06 12:38 Дефицит рабочих мест стал причиной проблем с трудоустройством у выпускников
17.06 12:25 Польша разместит американских военных у границы с Белоруссией
«ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Мемория Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Право Приморье Продовольствие РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство православие преступность происшествия ракета рейтинги реклама религия ритейл рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Кирилл Серебренников Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Компьютеры, программное обеспечение Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.