Квантовая телепортация позволит двигаться на скорости быстрее света
В квантовом мире информацию измеряют кубитами. В противоположность от классических битов, они способны пребывать одновременно в двух состояниях — логических нуле и единице — до того момента, пока их не измерят, вернее, не прочтут информацию.
Роль кубита выполняет искусственный атом с двумя уровнями энергии. Если атом находится на нижнем энергетическом уровне, состояние системы — логический ноль, на верхнем — логическая единица. Физически кубит возможно воплотить в фотоне, молекуле, ионе, атоме, квантовой точке — во всем, что излучает и поглощает кванты электромагнитной энергии. Например, сверхпроводные кубиты являют собой электрическую цепь из тонких слоев металла, который охлажден до сверхнизких температур, между которыми через тонкие слои изолятора туннелируют пары электронов.
Так как речь идет о квантовом мире, нельзя сказать, в каком состоянии находится электрон в кубите в каждый момент времени. Это открывает возможности для телепортации — передачи чего-либо в пространстве.
"Для квантовой телепортации нужны три кубита в состоянии суперпозиции. Допустим, нам необходимо передать информацию с первого компонента на третий, притом взаимодействовать, иначе говоря находиться рядом, они не должны. Тогда третий и второй кубиты запутывают при помощи логической операции — их состояния становятся взаимозависимыми, а сами они называются запутанными. И если состояние одного из них измерить, то состояние второго автоматически будет противоположным. Если бросить в ящик черный и белый шарики, а затем наугад извлечь один из них: цвет второго будет известен со стопроцентной вероятностью", — рассказывает Илья Беседин, инженер лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС".
Потом второй кубит должен провзаимодействовать с первым. Есть два главных способа заставить их "пообщаться". Прежде всего, резонансную частоту одного атома изменяют так, чтобы она совпала с частотой другого, и затем возбуждение с одного переходит на иной через электрическое поле. Второй вариант — на систему влияют микроволновым излучением, чтобы коэффициент поглощения одного атома зависел от состояния другого. Вслед за тем как кубиты "пообщались", их состояния считывают.
По сути, в этот момент кубиты превращаются в классические биты с известной информацией. Потом над третьим кубитом проводят логическую операцию, и он оказывается в состоянии первого. Как известно, первый и третий кубиты никогда не взаимодействовали, если не считать косвенного "общения" через второй кубит. К тому же третий контактировал со вторым до того, как тот обменялся информацией с первым.
Запутались? Квантовую механику понять сложно — лучше просто смириться с ее законами.
При помощи квантовой телепортации возможно передать информацию на дальние расстояния. Рекорд пока принадлежит китайским исследователям, отправившим данные с Земли на спутник за 1400 километров. Притом сами по себе кубиты обмениваются данными мгновенно, даже быстрее скорости света.
Чтобы вытащить информацию из кубита, его необходимо раскодировать, используя классические биты, скорость передачи которых не может превысить скорость света. Получается, что, хоть квантовый мир и предоставляет невероятные возможности, люди, ввиду своей классической природы, порой просто не могут воспользоваться ими в полной мере.
Ква́нтовая телепорта́ция — передача квантового состояния на расстояние при помощи разъединённой в пространстве сцепленной (запутанной) пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения, после чего воссоздаётся в точке приёма. Термин установился благодаря опубликованной в 1993 году статье в журнале «Physical Review Letters», где описано, какое именно квантовое явление предлагается называть «телепортингом» (англ. teleporting) и чем оно отличается от популярной в научной фантастике «телепортации». Квантовая телепортация не передаёт энергию или вещество на расстояние. Википедия
А что с телепортацией какого-либо материального объекта целиком — например, человека? Ведь в конечном счете материя состоит из атомов, иначе говоря квантовых систем, между которыми возможна передача информации. Для этого придется телепортировать данные обо всех атомах тела на другие атомы, которые расположены в другом месте, и этим воссоздать человека.
Однако для каждого акта передачи нужно сложное техническое оснащение. В человеке весом около 70 килограммов — 6,7*1027 атомов. Передать информацию обо всех частицах со стопроцентной точностью не просто трудно, а технически неосуществимо на сегодняшний день. Однако все равно телепортация материального объекта — задача крайне привлекательная, чтобы от нее отказаться.
Ссылки
1 комментарий