В тонкихфизических экспериментах удалось,кажется, сделать то, что самыесмелые фантасты считали не болеечем нереалистичной фантастикой:исследуя одну из связанных когда-точастиц, можно мгновенно (сосверхсветовой скоростью!) с любыхрасстояний получать информацию осостоянии другой частицы.

Героинаучно-фантастических фильмов ироманов давно освоили телепортацию- удобный способ мгновенногоперемещения во времени и впространстве. Что же касаетсяреальной жизни, то здесь подобноепродолжает оставаться лишь мечтой.

Тем не менее еще в1935 году Альберт Эйнштейн совместносо своими коллегами Б. Подольским иН. Розеном предложил эксперимент потелепортации если не вещества, тоинформации. Этот способсверхсветовой связи получилназвание "Парадокс ЭПР".

Суть парадоксасостоит в следующем. Есть двечастицы, которые какое-то времявзаимодействуют, образуя единуюсистему. С позиций квантовоймеханики эту связанную системуможно описать некоей волновойфункцией. Когда взаимодействиепрекращается и частицы разлетаютсяочень далеко, их по-прежнему будетописывать та же функция. Носостояние каждой отдельной частицынеизвестно в принципе: это вытекаетиз соотношения неопределенностей.И только когда одна из них попадаетв приемник, регистрирующий еепараметры, у другой появляются(именно появляются, а не становятсяизвестными!) соответствующиехарактеристики. То есть возможнамгновенная "пересылка"квантового состояния частицы нанеограниченно большоерасстояние. Телепортации самойчастицы, передачи массы при этом непроисходит.

Похожим образомведет себя разорвавшийся на двечасти снаряд: если до взрыва он былнеподвижен, суммарный импульс егоосколков равен нулю. "Поймав"один осколок и измерив его импульс,можно мгновенно назвать величинуимпульса второго осколка, как быдалеко он ни улетел.

Сегодня покрайней мере две научные группы -австрийские исследователи изуниверситета в Инсбруке иитальянские из университета "LaSapienza" в Риме - утверждают, что имудалось осуществить телепортациюхарактеристик фотона влабораторных условиях.

Эксперименты вИнсбруке передавали"послания" в виде поляризациифотона ультрафиолетовогоизлучения. Этот фотонвзаимодействовал в оптическомсмесителе с одним из пары связанныхфотонов. Между ними в свою очередьвозникала квантово-механическаясвязь, приводящая к поляризацииновой пары. Таким образомэкспериментаторы добились оченьинтересного результата: онинаучились связывать фотоны, неимеющие общего происхождения. Этооткрывает возможность дляпроведения целого классапринципиально новых экспериментов.

В результатеизмерения второй фотонпервоначальной связанной парытакже приобретал некоторуюфиксированную поляризацию: копияпервоначального состояния"фотона-посланника"передавалась удаленному фотону.Наиболее сложно было доказать, чтоквантовое состояние действительнотелепортировано: для этогонеобходимо точно знать, какустановлены детекторы приизмерении общей поляризации, ипотребовалось тщательносинхронизовать их.

Вместо того чтобыиспользовать отдельный"фотон-посланник", итальянскиеисследователи предложилирассматривать одновременно двехарактеристики каждой связаннойчастицы: поляризацию и направлениедвижения. Это позволяеттеоретически описывать их какотдельные частицы и в то же самоевремя, проводя измерения только спервой частицей, получатьхарактеристики второй, не трогаяее, - осуществлять телепортацию.

Достигнув успеховв телепортации фотонов,экспериментаторы уже планируютработы с другими частицами -электронами, атомами и даже ионами.Это позволит передавать квантовоесостояние от короткоживущейчастицы к более стабильной. Такимспособом можно будет создаватьзапоминающие устройства, гдеинформация, принесенная фотонами,хранилась бы наионах, изолированных от окружающейсреды.

После созданиянадежных методов квантовойтелепортации возникнут реальныепредпосылки для создания квантовыхвычислительных систем (см. "Наукаи жизнь" № 6, 1996 г.). Телепортацияобеспечит надежную передачу ихранение информации на фоне мощныхпомех, когда все другие способыоказываются неэффективными, иможет быть использована для связимежду несколькими квантовымикомпьютерами. Кроме того, и самиразработанные исследователямиметоды имеют огромное значение длябудущих экспериментов по квантовоймеханике, для проверки и уточненияцелого ряда современных физическихтеорий.


Схема эксперимента поквантовой телепортации,проведенного в лабораторииИнсбрука.
1 - Детекторы
2 - Линейная поляризация
3 - Неполяризованный свет
4 - Кристалл
5 - Ультрафиолет
Неполяризованный свет,проходящий через кристалл,расщепляется на два поляризованныхво взаимно перпендикулярномнаправлении луча. Это означает, чтокаждый фотон преобразуется в парусвязанных фотонов, свойствакоторых находятся в определенныхсоотношениях друг с другом.
Согласно законамквантовой механики фотон не имеетточного значения поляризации, покаона не измерена детектором. Такимобразом, измерение преобразуетнабор всех возможных поляризацийфотона в случайное, но совершенноконкретное значение. Измерениеполяризации одного фотонасвязанной пары приводит к тому, чтоу второго фотона, как бы далеко онни находился, мгновенно появляетсясоответствующая - перпендикулярнаяей - поляризация.
Если к одному из двухисходных фотонов "подмешать"посторонний фотон, образуетсяновая пара, новая связаннаяквантовая система. Измерив еепараметры, можно мгновеннопередать сколь угодно далеко -телепортировать - направлениеполяризации уже не исходного, апостороннего фотона. В принципепрактически все, что происходит содним фотоном пары, должномгновенно влиять на другой, меняяего свойства вполне определеннымобразом. Однако на практике такаясвязь достаточно чувствительна ковнешним воздействиям, поэтомунеобходимо изолировать частицы отвнешних влияний.

А.ШИШЛОВА. По материалам журналов"Nature" и "Science news".

ОПУХОЛИБЕЗОБИДНЫЕ
И ОПАСНЫЕ ОТСТУПАЮТ