Наука и технологии России

Вход Регистрация
16.05.13 | Информнаука: Новости науки и образования Артём Коржиманов, физик, победитель конкурса научных блогов 2013 года

Квантовая телепортация: развенчивая мифы

Как сообщается на сайте журнала Nature, 9 августа 2012 года вышла статья китайских учёных, которым удалось осуществить квантовую телепортацию на расстояние около 97 км. Это новый рекорд, хотя в arXiv.org ещё с 17 мая лежит пока нигде не опубликованная статья другой группы, которая сообщает об удачных экспериментах по телепортации на расстояние около 143 км.

Несмотря на то, что явление квантовой телепортации изучается уже довольно давно, у людей, далёких от науки, отсутствует понимание того, что же это такое. Попробую развеять некоторые мифы, связанные с этой частью науки.

Миф 1: квантовая телепортация теоретически позволяет телепортировать любой объект

На самом деле, при квантовой телепортации передаются не физические объекты, а некая информация, записанная при помощи квантовых состояний объектов. Обычно этим состоянием является поляризация фотонов. Как известно, фотон может иметь две различные поляризации: например, горизонтальную и вертикальную. Их можно использовать как переносчики побитовой информации: скажем, 0 будет соответствовать горизонтальной поляризации, а 1 – вертикальной. Тогда передача состояния одного фотона другому обеспечит и передачу информации.

В случае квантовой телепортации передача данных происходит следующим образом. Вначале создаётся пара так называемых сцепленных фотонов. Это означает, что их состояния оказываются в некотором смысле связанными: если у одного при измерении поляризация окажется горизонтальной, то у другого всегда будет вертикальной, и наоборот, причём и тот и другой вариант возникает с одинаковой вероятностью. Затем эти фотоны разносятся: один остаётся у источника сообщения, а другой уносится его приёмником.

Когда источник хочет передать своё сообщение, он связывает свой фотон с ещё одним фотоном, состояние (то есть поляризация) которого точно известно, а затем производит измерение поляризации обоих своих фотонов. В этот момент согласованным образом меняется состояние и фотона, находящегося у приёмника. Измерив его поляризацию и узнав по другим каналам связи результаты измерений фотонов источника, приёмник может точно установить, какой бит информации был передан.

Миф 2: с помощью квантовой телепортации можно передавать информацию со скоростью, превышающей скорость света

Действительно, согласно современным представлениям, передача состояний между сцепленными фотонами происходит мгновенно, таким образом, может возникнуть ощущение, что и информация передаётся мгновенно. Это, однако, не так, поскольку хотя состояние и было передано, прочитать его, расшифровав послание, можно только после передачи дополнительной информации о том, каковы же поляризации двух фотонов, находящихся у источника. Эта дополнительная информация передаётся по классическим каналам связи и скорость её передачи превышать скорость света не может.

Миф 3: получается, что квантовая телепортация совершенно неинтересна

Конечно, на практике оказывается, что процесс квантовой телепортации, возможно, не так захватывающ, как это может показаться по его названию, однако и он может получить важное практическое применение. В первую очередь это безопасная передача данных. Всегда можно перехватить сообщение, посланное по классическим каналам связи, однако воспользоваться им сможет только тот, у кого находится второй сцепленный фотон. Все остальные прочитать сообщение просто не смогут. К сожалению, пока до реального использования этого эффекта далеко, на данном этапе идут лишь научные эксперименты, требующие достаточно сложной аппаратуры.

Если вас заинтересовала эта тема, возможно, вам будет также интересно почитать про то, что в квантовом мире, оказывается, разоблачить невежество сложнее, чем в классическом.

Источник: http://flerant.blogspot.ru/2012/08/kvantovaya-teleportatsiya-razvenchivaya-mify.html

РЕЙТИНГ

3.81
голосов: 21

Галереи

Московский физико-технический институт сегодня

МФТИ создан в 1951 году. Его основателями и сотрудниками были П. Л. Капица, Н. Н. Семёнов, Л. Д. Ландау, получившие Нобелевские премии за выдающиеся достижения в физике. Здесь учились нобелевские лауреаты по физике 2010 года Андрей Гейм и Константин Новоселов. Институт готовит специалистов высшей квалификации в различных областях современной науки и техники. В институте преподают студентам более 80 академиков и членов-корреспондентов Российской академии наук. С самого основания в Московском физико-техническом институте используется оригинальная система подготовки специалистов, получившая широкую известность как «система Физтеха», когда практическая работа в научном вузе начинается на третьем курсе.

35 фото

Обсуждение