Според квантовата механика някои обекти като фотони или електрони, ако са били в една система, остават вплетени. Това означава, че няма значение колко далеч са един от друг, това, което се случва с единия ще се отрази на другия мигновено. За Айнщайн, това изглеждаше нелепо, защото то означава, че информацията се движи по-бързо от скоростта на светлината, нещо, което е невъзможно, според теорията на относителността. Но многобройни експерименти показаха, че вплитането наистина съществува.
Може ли квантовото вплитане да се използва за комуникация?
На този въпрос отговаря астрофизикът Итън Сийгъл (Ethan Siegel) на страницата на Forbes.
.
Двете страни на монета: едната показва ези, а другата - тура. Изображение: United States Mint.
Представете си, че имате две монети, всяка от които има две страни - ези и тура.
"Едната е у вас, а другата у мен и се намираме много далече един от друг. Всеки един от нас хвърля монетата във въздуха, хваща я и я поставя на масата. Когато я показваме, очакваме, че всеки един от нас ще има 50/50 шанс да му се падне "ези" и 50/50 - "тура". В нормална, невплетена Вселена, вашите резултати и моите резултати са напълно независими едни от други: ако ви се падне "ези", при мен все така остава шансът 50/50 да получа "ези " или "тура" за моята монета. Но при някои обстоятелства, тези резултати могат да бъдат вплетени, което означава, че ако направим този експеримент и ви се падне "ези", то вие ще знаете със 100% сигурност, че моята монета показва "тура", още преди да го съобщя. Вие ще го знаете мигновено, дори и да бяхме разделени от светлинни години." - обяснява Итън Сийгъл.
Квантово-механичният тест на Бел за частици с полуцял спин. Изображение: Wikimedia Commons
В квантовата физика обикновено не вплитаме монети, а отделни частици като електрони или фотони, където например всеки фотон може да има спин +1 или -1. Ако се измери спина на един от тях, може мигновено да узнаем спина на другия, дори ако е на другия край на Вселената. Докато не измерим спина на единия, двата са в неопределено състояние, но ако измерим един, веднага ще знаем и другия.
Този експеримент е правен и на Земята, където на два разделени на много километри вплетени фотона се измерва спина на единия и се разбира спина на другия в рамките на наносекунди. С други думи, ако се измери единия от тях и се узнае, че спинът му е +1, за другият се разбира, че е -1 поне 10000 пъти по-бързо, от колкото скоростта на светлината ни дава възможност да общуваме.
Като създадем два вплетени фотона в предварително съществуваща система и да ги разделим на голямо разстояние един от друг, можем да получим информация за състоянието на единия като измерим състоянието на другия. Изображение на лазерни фотони през сплитер от един сноп: Melissa Meister, flickr.com.
Но можем ли да използваме това свойство - квантовото вплитане - за предаване на съобщения от далечна звездна система към нашата собствена?
По принцип отговорът е да, ако измерването на състоянието в отдалечено място смятаме за форма на комуникация. Но обикновено искаме да разберем нещо за отдалечената дестинация. Може, например, да се държи преплетена частица в неопределен състояние и да се изпрати на борда на космически кораб, пътуващ за най-близката звезда със задачата да търси скалиста планета в обитаемата зона около звездата. Ако се намери планета, правим измерване, което принуждава частицата да приеме състояние +1, а ако не намираме планета, измерването принуждава частицата да приеме състояние -1.
Концепция на художник на залез на планетата Gliese 667 Cc в тройна звездна система. Изображение: ESO / L. Calçada.
И така, ако измерим частицата на Земята и тя е в състояние -1, това ще означава, че космическият кораб е открил скалиста планета в обитаемата зона, но ако е в състояние +1, означава, че няма такава планета.
Излежда лесно да се изпрати такова съобщение, дори ако частицата е много светлинни години от нас.
Вълнвият модел на електроните, преминаващи през двоен процеп. Ако се измери "през кой процеп" преминава електронът, може да се унищожи квантовия модел на интерференция. Изображение: Dr. Tonomura and Belsazar of Wikimedia Commons.
Това е един брилянтен план, но има проблем - ваплитането работи само ако попитате частицата "какво ти е състоянието?". Ако накарате вплетена частица да приеме дадено състояние, нарушиавате вплитането, и резултатът от измерването на Земята ще е напълно независим от състоянието на частицата край далечната звезда. Ако само бяхте измерили състоянието на далечната частица, +1 или -1, тогава вашето измерване тук, на Земята, ще даде -1 или +1 (съответно) и ще знаем състоянието на отдалечената на светлинни години частица. Но принуждавайки тази далечна частица да приеме състояние +1 или -1, това означава, че независимо от резултата, вашата частица тук на Земята има 50/50 шанс да е +1 или -1, без никакво влияние върху този резултат от отдалечената на светлинни години от нас частица.
Експеримент с изстриване на квантовото състояние, където две вплетени частици се разделят и измерват. Измененията на състоянието на едната частица няма да повлияят на резултата на другаа. Изображениет: Wikimedia Commons
Това е едно от най-объркващите неща в квантовата физика - вплитането може да се използва за получаване на информация за компонент от системата, когато знаете пълното състояние и направи измерване на другия компонент, но не и за да се създаде и изпрате информация от една част вплетената система към другата.
Уви, хитрата идея за комуникация, по-бърза от светлината, не работи.
Квантова телепортация, ефект (погрешно) изтъкван като пътуване по-бързо от светлината. Всъщност, няма информация, която се предава по-бързо от светлината. Изображение: American Physical Society.
Квантовото вплитане е прекрасно свойство, което можем да използваме за всякакви цели, например за система за заключване и ключ за сигурност. Но не и за комуникация, по-бърза от светлината.
Ако принудим дори част от вплетената система да премине в едно или друго състояние, това няма да ни позволи да получим информация за това наложено състояние, измервайки останалата част от системата.
Това е ключова характеристика на квантовата физика и както казва Нилс Бор:
Ако квантовата механика не ви е шокирала дълбоко, вие все още не сте я разбрали.
Вселената през цялото време си играе с нас на зарове, за голямо огорчение на Айнщайн. Но дори и най-добрите ни опити да мамим в играта са осуетени от самата природа.
Защо всички рефери и съдии не бяха също толкова строги, както законите на квантовата физика!
Още по темата
Физика
Код: Телепортирай ме! Или как науката обяснява фантастиката
Физика
Тълкуването на Айнщайн за квантовата механика бе опровергано в космически мащаби (видео)
Физика
Квантова телепортация разби рекорда - над 7 км по оптичен кабел
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари