Какая телепортация нам нужна
Новость о том, что обсуждаемая в русском правительстве программа «Национальная технологическая инициатива» предусматривает среди них и технологии телепортации, привела к оживлённым откликам. Среди пользователей соцсетей эти отклики были в основном ироническими.
Но направляться не забывать, что правительство вовсе не вынашивает утопические замыслы заменить все средства транспорта кабинками, каковые будут мгновенно перемещать людей в пространстве. НТИ предусматривает развитие разработок квантовой телепортации, которая хоть совершает первые шаги, но уже очевидно относится не к фантастике, а к действительности.
© Pixabay
Более того, в случае если в Российской Федерации говорят о создании трудящихся разработок квантовой телепортации к 2035 году, то аналитики нью-йоркской медиакомпании Thomson Рейтерс считают, что квантовая телепортация станет обыденным фактом уже в 2025 году. Она вошла в доклад «Мир в 2025 году.
Десять предсказаний инноваций», где эксперты, изучив патенты, выданные в мире в 2012 – 2015 годах, выделили десять главных направлений, развитие которых будет наиболее быстрым.
Квантовая физика, обрисовывая объекты микромира, наделяет их особенностями, каковые частенько кажутся парадоксальными для разума простого человека. Любой объект владеет определенными чертями, к примеру, хотя бы положением в пространстве, которое описывается координатами.
У частиц смогут быть заряд, другие характеристики и спин. Нам привычно, что эти характеристики смогут быть совершенно верно указаны. Но для объектов микромира, к каким и относятся элементарные частицы, дело обстоит в противном случае.
Их состояние описывается волновой функцией, которая задает возможности, с которыми частица имеет то либо иное значение каждой собственной характеристики. Наряду с этим сам квантовый объект находится во всех вероятных состояниях сходу (это именуют суперпозицией состояний).
В то время, когда же исследователь измеряет значение чёрта, происходит «коллапс волновой функции», неопределенность исчезает. С позиций квантовой теории, до момента измерения частица будет в состоянии суперпозиции – другими словами его черта в один момент с какой-то возможностью принимает каждое из вероятных значений.
В момент измерения суперпозиция снимается, и факт измерения «заставляет» частицу принять конкретное состояние. Это противоречит интуитивным представлениям человека о природе вещей.
Предположим, на протяжении какого-либо процесса рождается пара частиц. Законы сохранения требуют, дабы они имели определенные характеристики. К примеру, из двух появившихся фотонов один должен иметь спиральность +1, а второй -1.
Но, как уже говорилось, перед тем, как наблюдатель измерит спиральность фотона, он будет в состоянии суперпозиции. И вот мы определим, что спиральность одного фотона хороша.
Тут же у другого фотона, как бы на большом растоянии он ни был, спиральность оказывается отрицательной. Получается, что между частицами происходит сотрудничество, причем это сотрудничество распространяется с огромной скоростью (возможно – с нескончаемой скоростью, в случае если нам удастся разнести эти фотоны на нескончаемое расстояние).
Такая зависимость квантовых состояний и именуется квантовой запутанностью (данный термин ввел Шрёдингер). Квантово запутанных частиц возможно не пара, а больше, и характеристики их смогут быть не двузначными, мы только разглядели самый несложный пример.
Забавную бытовую иллюстрацию феномена квантовой запутанности придумал физик Джон Белл. У него был рассеянный сотрудник Рейнгольд Бертлман, что частенько приходил на работу в различных носках.
Белл шутил, что в случае если наблюдателю виден лишь один носок Бертлмана, и он розовый, то про второй, кроме того не видя его, возможно совсем совершенно верно заявить, что он не розовый. Очевидно, это легко забавная, не претендующая на проникновение в сущность вещей аналогия.
В отличие от частиц, каковые до момента измерения будут в состоянии суперпозиции, носок с самого утра на ноге одинаковый.
Когда-то многие вычисляли все рассуждения о вероятностной природе квантовых явлений только метафорой, облегчающей познание. Предполагали, что сами фотоны изначально «знают» собственные характеристики, легко мы не можем их выяснить до измерения.
Последовательно находившийся на детерминистских позициях Эйнштейн отказывался вычислять эту обстановку чем-то громадным, чем абстрактным умопостроением. В собственном письме к физику Борну он иронически назвал сотрудничество запутанных частиц «ужасным дальнодействием».
Развитие физики продемонстрировало, что это не верно и что за парадоксальными построениями теоретиков стоит действительность.
Англичанин Джон Белл, трудившийся в ЦЕРНе, разместил в 1964 году статью, из которой следовала возможность экспериментально проверить, в то время, когда определяются характеристики квантово запутанных частиц: в момент их рождения либо в тот момент, в то время, когда эта черта измерена. Статистические результаты опыта должны были различаться в зависимости от того, какой из этих вариантов соответствует действительности.
И экспериментальные испытания последовали. В первой половине 70-ых годов двадцатого века опыт совершили Джон Клаузер и Стюарт Фридман, в 1981 второй опыт осуществил Ален Аспэ.
И в том и другом случае оказалось, что квантовая запутанность реально существует и черта пары запутанных частиц неизвестна до ее измерения у одной из частиц. В частности, в опыте Аспэ неспециализированная спиральность фотонов была равна нулю, но у какого именно фотонов спиральность +1, а у какого именно -1, определялось только в момент измерения.
До этого момента любой фотон был в суперпозиции двух состояний.
В будущем удалось экспериментально взять пары квантово запутанных частиц. В 2007 году расстояние между квантово запутанными частицами было равняется метру (в опыте физиков Мичиганского университета), в 2008 швейцарские физики добились расхождения запутанных фотонов уже на 18 километров.
А чуть позднее в лабораториях на островах Тенерифе и Ла-Пальма в Канарском архипелаге квантово запутанные фотоны разделялись уже 144 километрами. В следствии таких опытов стало известно, что в случае если каким-то образом сотрудничество между запутанными частицами происходит, оно должно распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме не меньше чем в 100 000 раз.
В 2004 году в опыте по квантовой телепортации были задействованы в один момент пять запутанных фотонов. 26 февраля 2015 года физики сказали, что им удалось квантово телепортировать пара степеней свободы одиночного фотона.
Кроме этого в 2015 году в Национальном университете технологий и стандартов США был поставлен рекорд по квантовой телепортации фотонов по оптоволоконному кабелю (в опытах, обрисованных выше, телепортация осуществлялась по воздуху). Они применяли намерено созданные сверхпроводящие нановолокна, охлажденные до температуры -272°C.
В следствии передать данные о состоянии запутанных фотонов удалось на 102 километра (прошлый рекорд для оптоволоконной связи – 25 км).
Впечатляющий опыт в 2014 году совершили исследователи из института квантовой оптики и квантовой информации (Institute for Quantum Optics and Quantum Information, IQOQI) Венского центра квантовой технологии и науки (Vienna Center for Quantum Science and Technology, VCQ) и Венского университета. Применяя квантовую запутанность, они вынудили свет вырабатывать изображения объектов, к каким этот поток фотонов ни при каких обстоятельствах не прикасался.
Практические приложения квантовой телепортации – это создание квантовых компьютеров, способы дальнодействующей и устойчивой к помехам связи и криптография. Совсем сравнительно не так давно группа исследователей из последовательности университетов США и Университета Нильса Бора в Копенгагене внесла предложение применять явление квантовой запутанности для сети сверхточных ядерных часов.
Неточность в таких часах, согласно расчетам ученых, составит одну секунду за 300 миллионов лет, что более чем в сто раз правильнее сейчас существующих ядерных часов. на данный момент в данной области деятельно трудятся ученые многих государств, исходя из этого нужно готовься к новым достижениям. Новости об опытах с квантовой телепортацией в ближайщее время будут поступать систематично, а через десятилетие либо чуть больше технологии на ее базе уже отыщут использование на практике.
И тогда слово «телепортация» уже не будет вызывать прежде всего ассоциации с фантастическими романами.
Источник: Максим Руссо polit.ru
Rise of Civilizations SVR оброшения к альянсу для чего нам нужен телепорт
