Телепортация реальна

«Квантовая телепортация — это не телепортация. Это касается общения и будущего интернета» — Мэтт Дж. Вебер, сценарист, продюсер, музыкант.
Квантовая телепортация

Исследователи из Китая просто телепортировали объект в космос. Это был не человек, не собака и даже не молекула. Это был фотон. Или, по крайней мере, это была информация, описывающая определенный фотон.

Так как это можно назвать телепортацией?

В том-то и дело, что квантовая телепортация на самом деле вовсе не телепортация, а создание незащищенного интернета.

Но сначала поговорим о парадоксе.

Альберт Эйнштейн не любил квантовую механику

Он думал, что это ошибочная теория, и в 1935 году он написал статью, описывающую парадокс, который, казалось, поставил под вопрос все о квантовой механике.

Квантовая механика — это изучение самых маленьких аспектов нашей вселенной. Атомы, электроны, кварки, фотоны. И это раскрывает некоторые не интуитивные — даже противоречивые — аспекты нашей вселенной.

Например, измерение частицы меняет частицу.

Это называется эффектом наблюдателя. Акт измерения явления непоправимо изменяет или влияет на это явление.

Чтобы наблюдать атом, нам часто приходится проливать свет на него. Фотоны в этом свете взаимодействуют с частицей таким образом, что это влияет на ее положение, импульс, вращение или любое количество характеристик. В квантовой сфере использование фотонов для наблюдения за атомом сродни использованию шаров для боулинга для подсчета штифтов в конце поля для боулинга.

Как следствие, вы никогда не можете знать все свойства частицы с какой-либо уверенностью, потому что акт знания повлияет на результат.

Эффект наблюдателя часто путают с идеей, что сознание может как-то влиять или даже создавать реальность. Но это не так уж и сверхъестественно.

Потому что эффект наблюдателя совсем не требует сознания.

Фотоны, попадающие в атом, будут производить тот же эффект наблюдателя, независимо от того, управляют ли эти фотоны сознательными людьми. Наблюдать в этом случае просто значит взаимодействовать.

Другими словами, мы не можем быть сторонними наблюдателями

В квантовых системах мы всегда являемся активными участниками, влияя на результаты.

Это то, что Альберту Эйнштейну не понравилось. По его мнению, эта присущая ему неопределенность является недостатком квантовой механики, который необходимо исправить. Реальность не может быть такой ненадежной.

Или, как он выразился, «Бог не играет в кости со Вселенной».

И ничто не иллюстрировало слабость квантовой механики больше, чем парадокс квантовой запутанности.

Квантовая запутанность

В квантовых масштабах иногда частицы могут стать связанными таким образом, что измерение свойств одной частицы влияет на другую — мгновенно — независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Это квантовая запутанность.

В теории относительности Эйнштейна ничто не может двигаться быстрее скорости света. Квантовая запутанность, казалось, нарушала это.

Потому что, если одна частица запутывается с другой, и любое изменение на ней произойдет с двумя ее близнецами, между ними должна происходить какая-то связь. Иначе как они могут влиять друг на друга? Но если это происходит мгновенно, независимо от расстояния, то такое общение должно проходить быстрее скорости света, что невозможно.

Итак, парадокс.

Эйнштейн, как известно, высмеял это как «жуткое действие на расстоянии». Эйнштейну все поле квантовой механики казалось столь же отрывочным, как и это предполагаемое квантовое запутывание.

И Эйнштейн провел остаток своей жизни, пытаясь исправить обнаруженные недостатки квантовой механики, но безуспешно. Потому что нечего было исправлять.

Даже квантовый парадокс Эйнштейна оказался реальным явлением. Это не парадокс вообще.

Хотя запутывание происходит мгновенно, никакая информация не может передаваться между частицами быстрее скорости света.

Но информация может быть передана

И это именно то, что команда исследователей из Университета науки и технологии в Шанхае сделала в июне 2017 года. Хотя это широко описано как телепортация, исследователи фактически достигли передачи информации между двумя запутанными частицами.

При стрельбе лазером через специализированный кристалл испускаемые фотоны запутываются. Таким образом, как только один фотон измеряется в запутанной паре, состояние другого мгновенно становится известным. Используя их квантовые состояния в качестве несущего сигнала, информация может передаваться между этими фотонами.

Это было сделано раньше в лабораториях по всему миру — но никогда на таком расстоянии.

Исследователи из Китая отправили спутанные фотонные частицы на спутник на орбите в 1400 километрах над Землей. Затем они спутали наземный фотон с третьим фотоном, что позволило им отправить свое квантовое состояние на спутниковый фотон, эффективно копируя третий фотон на орбите.

Но третий фотон не был физически перемещен на спутник. Только информация о его квантовом состоянии была передана и реконструирована.

Так что это не было телепортировано, как в Star Trek.

Но настоящий прорыв здесь не в телепортации, а в общении.

Квантовый интернет, основанный на запутанных частицах, было бы почти невозможно взломать.

Мы можем поблагодарить наблюдателя за это.

Если бы кто-то попытался подслушать одну из этих квантовых передач, он, по сути, попытался бы наблюдать частицу, и, как мы знаем, это меняет частицу. Скомпрометированная передача будет мгновенно распознаваемая, потому что частицы станут не запутанными, или передача будет полностью разрушена.

Квантовый интернет будет почти на 100% безопасной сетью связи.

Никто без доступа к запутанным частицам не сможет взломать его. И если кто-то получит доступ к одной из запутанных частиц, это будет сразу очевидно, потому что ваша частица будет отсутствовать, и, следовательно, ваш интернет будет недоступен.

Таким образом, это может иметь значение как нечто большее, чем устройство фотонной телепортации.

Исследователям потребовалось более миллиона попыток успешно запутать чуть более 900 частиц. Поскольку фотоны должны проходить через нашу атмосферу, есть большая вероятность, что они будут взаимодействовать с другой частицей и, таким образом, будут «наблюдаться», разрушая запутанность и заканчивая передачу.

Телепортации реальных объектов

Но возможно ли, когда-нибудь в далеком будущем — использовать эту же технику для телепортации реальных объектов, даже людей?

Теоретически да.

Но это включает в себя запутывание каждой частицы в вашем теле равным количеством частиц в другом месте. Каждое состояние и положение всех ваших частиц должно быть отсканированы и переданы в другое место. Ожидающие запутанные частицы будут наполнены передаваемой информацией, мгновенно приняв состояние, идентичное исходным частицам.

По сути, это то, что произошло с фотонами. Но сейчас мы говорим о каждой частице в вашем теле.

Телепортация также зависит от эффекта наблюдателя. Процесс сканирования, который измеряет все ваши частицы, будет одновременно изменять все ваши частицы. По сути, превращая ваш оригинал в кучу неузнаваемой квантовой личности или объекта. Вы бы перестали существовать в одном месте и появились бы в другом — точно так же — просто с совершенно новым набором частиц.