Парадокс квантовых близнецов
Одним из важных выводов квантовой теории является теорема о неосуществимости копировании неизвестного квантового состояния. С позиций многополярности это условие не выполняется в пространствах не кратным четырём.
Согласно квантовой теории невозможно, получив полную информацию о неизвестном квантовом объекте, создать второй, точно такой же, объект, не разрушив первый. Это утверждение, которое строго доказывается в квантовой механике, можно назвать парадоксом квантовых близнецов.
Запрещая создание двойников, квантовая механика не запрещает создание точной копии с одновременным уничтожением оригинала — то есть телепортацию.
Слово «телепортация» совсем недавно перешло из фантастики в науку. Обычно полагают, что переместить какой-то объект или даже человека — значит переместить все частицы, из которых он состоит. Но поскольку элементарные частицы неотличимы друг от друга, их можно не перемещать, а «собрать» телепортируемый объект из новых частиц на основе полученной информации. Телепортация не выполняется во всех пространствах, например,в трёхполярном пространстве объект раздваивается, а в семиполярности имеет шесть близнецов.
Телепортация объекта есть считывание квантового состояния частиц и воссоздание этого состояния на удаленном расстоянии. Правда, согласно квантовой механике, как только будет считана вся нужная информация, объект исчезнет и снова появится на свет только после квантовой сборки.
Современному научному значению слова «телепортация» соответствует следующая процедура: объект дезинтегрируется (разрушается его квантовое состояние) в одном месте, а в другом месте возникает его совершенная копия. Причем объект или его полное описание в ходе телепортации никогда не находится между этими двумя местами. «Дезинтеграция» квантового состояния является необходимым условием согласно теореме о запрете на клонирование в определённых пространствах.
В силу принципа неопределенности, чем больше получено информации о некоем объекте, тем больше искажений вносится в этот объект — и так до тех пор, пока исходное состояние не будет разрушено полностью. И даже полностью разрушив исследуемый объект, мы все равно не получим полной картины его исходного квантового состояния.
Это звучит как возражение против телепортации: если для создания точной копии из объекта невозможно извлечь достаточно информации, то точная копия не может быть создана. Однако шестеро ученых из группы Чарлза Беннета, нашли возможность обойти это затруднение, используя знаменитый ЭПР-эффект (см. Эффект запутывания и ЭПР-парадокс).
Вопрос о квантовой телепортации впервые был поставлен в 1993 году группой Чарлза Беннета, которая, используя запутанные состояния, показала, что при присоединении третьей частицы к одной из запутанных частиц можно передавать ее свойства другой удаленной частице.
Экспериментальная реализация ЭПР-канала была осуществлена в работах двух групп исследователей — австрийской, из Университета в Инсбруке, возглавляемой Антоном Цойлингером, и итальянской, из Университета в Риме под руководством Франческо Де Мартини. Опыты группы Цойлингера и де Мартини доказали выполнимость принципов ЭПР на практике при передаче по оптическим кабелям состояний поляризации между двумя фотонами посредством третьего на расстоянии до 10 км.
Достигнув успехов в телепортации фотонов, экспериментаторы уже планируют работы с другими частицами — электронами, атомами и даже ионами. Это позволит передавать квантовое состояние от короткоживущей частицы к более долгоживущей. Таким способом можно будет создавать запоминающие устройства, где информация, принесенная фотонами, хранилась бы на ионах, изолированных от окружающей среды. Телепортация может обеспечить надежную передачу и хранение данных на фоне мощных помех, когда все другие способы оказываются неэффективными.
Вот по этой причине слово «волна» является неадекватным. Полярное возбуждение, созданное в одном месте имеет проявление в другом. Однако клонирование и телепортация с исчезновение исходного объекта происходит только в некоторых пространствах, суперпозиционных пространствах и харлок.