Рубрики
В прoшлoм мeсяцe миллиaрдeр Юрий Мильнeр и aстрoфизик Стивeн Xoкинг oбъявил прoeкт Прoрыв Starshot: нeвeрoятнo aмбициoзнoм плaнe oтпрaвки дeлaют люди кoсмичeскoгo кoрaбля в другoй звeзднoй систeмы в нaшeй гaлaктикe. Гигaнтский лaзeр мaссив мoг зaпустить устрoйствo рaзмeрoм с микрoчип, нa другoй-звeздa нa скoрoсти в 20% свeтa. Нo нe яснo, кaк этo маленькое устройство будет в состоянии общаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно применить для такого подключения?
Такая идея, безусловно, заслуживает внимания.
Представьте себе две монеты, каждая из которых может выпасть орел или решка. Монета с тобою и со мной, и мы очень далеко друг от друга. Он бросает монеты в воздух, ловит их и шлепаем на стол. Прежде чем взглянуть на выпавшую форму, мы ожидаем, что голова понимает, с вероятностью 50/50, и орел, конечно, тоже. В обычной, незапутанной Вселенной, моей и вашей, и ее результаты являются независимыми друг от друга. Если у вас выходит из головы, моя монета с вероятностью 50% упадет орел или решка. Но, при определенных условиях, эти результаты могут ввести в заблуждение: если вы проводите этот эксперимент и получает крест, вы знаете, что моя монета с вероятностью 100% означает, орел, еще до того, что я вам сообщу. Вы узнаете об этом сразу, даже если мы будем разделены свет на протяжении многих лет и не проходит ни секунды.
В квантовой физике обычно мы запутываем не монета, и отдельные частицы, как электроны и фотоны, где, например, каждый фотон может иметь спин +1 или -1. Если мы измеряем спин одного фотона, вы узнаете сразу же, спина другого, даже если это будет для полвселенной от нас. Пока не появится спин одного фотона, они оба существуют в состоянии неопределенности; но когда они измерили один, вы сразу же узнаете о нем. На Земле мы провели эксперимент, разделив два запутанных фотона много миль и измерять их обратно за наносекунды. Оказалось, что если мы измеряем спин одного, и это оказывается +1, мы узнаем, что спин другой -1 в 10 000 раз быстрее, чем может позволить нам к скорости света.
И вот вопрос: можем ли мы использовать это свойство квантовой путаницы — чтобы связаться с далекой звездной системы? Ответ: да, если рассматривать измерения в удаленном месте форма общения. Но когда мы говорим о «связи», как правило, вы хотите что-то узнать, что место, с которым вступает в контакт. Можно, например, держать частицы в состоянии неопределенности, на борту космического корабля к ближайшей звезде и сказать ему, чтобы искать признаки твердых планет в обитаемой зоны звезды. Увидев такую, проходит измерение, что приводит к тому, что частица окажется в состоянии +1, а если нет, то измерение покажет, что частица в состоянии -1.
Таким образом, предположим, частица на Земле, должен быть в состоянии -1, при измерении его, что он скажет, что корабль нашел планету в обитаемой зоне, или же в состоянии +1, который говорит, что машина планеты не нашли. Если вы знаете о том, что измерение было проведено, вы сможете сделать свой собственный размер и, сразу же, чтобы узнать о состоянии другой частицы, даже если он за много световых лет от вас.
Волна рисунок для электронов, проходящих через двойную щель. Если вы измеряете, через которую щель проходит электрон, таким образом вы уничтожите рисунок квантовой интерференции.
Идеальный план. Но есть проблема: путаница, работает только, если вы спросите частицы: где ты был? Если поместить частицы в некотором состоянии, разрушает беспорядок, и измерение, проведенное на Земле, то будет полностью независимым от степени далекой звезды. Если вы просто измерили частица (и понял: +1 или -1), то измерения на Земле, то будет даже -1 или +1 (соответственно), и даст вам информацию, на фрагменте, расположенном за много световых лет от вас. Если вы погрузите частицы в состояние +1 или -1, независимо от результата частица Земли будет с 50% вероятностью +1 или -1 и ничего не говорит, частиц много световых лет.
Это один из самых непонятных вещей в квантовой физике: участие вы можете использовать, чтобы получить информацию о функции системы, когда вы знаете, полный ее состояние и проводите измерения другой компонент (-ы), но не для создания и передачи информации, с одной стороны, запутанной системы к другой. Таким образом, никакой возможности для связи быстрее света не появляется.
Квантовая запутанность-это свойства, которые мы можем использовать для кучи разных задач, таких, как идеальной системы шифрования информации. Но связь быстрее скорости света? Чтобы понять, почему это невозможно, мы должны понять, ключевой особенностью квантовой физики: что насильственное погружение, по крайней мере, в части запутанной системы не позволяет получить подробную информацию на этот дайв путем измерения остальной части системы. Как раз, именно так, — сказал Нильс Бор: «если квантовая механика по-прежнему глубоко потрясли вас, вы еще не поняли».
Вселенная играет с нами в кости постоянно, к огорчению Эйнштейна. Даже наши лучшие попытки обмана в этой игре природа показывает, в корень.
Можно применить квантовой запутанности для связи быстрее скорости света?
Илья Хель