Как обойти законы квантовой механики
Профессор физики Института Нильса Бора в Копенгагене, один из пионеров квантовой телепортации Юджин Ползик объяснил РИА Новости, где граница между "реальным" и "квантовым" миром, почему нельзя телепортировать человека и как ему удалось создать материю с "отрицательной массой". Пять лет назад его команда впервые реализовала эксперимент по телепортации не одного атома или частицы света, а макроскопического объекта.
Недавно он возглавил международный консультативный совет Российского квантового центра (РКЦ), заменив Михаила Лукина, создателя одного из самых больших квантовых компьютеров мира и мирового лидера в области квантовых вычислений. По словам профессора Ползика, он сосредоточится на развитии и реализации интеллектуального потенциала молодых российских ученых и усилении международного участия в работе РКЦ.
— Юджин, сможет ли человечество когда-либо телепортировать нечто большее, чем одиночные частицы или некий набор атомов или других макроскопических объектов?
— Вы не представляете, как часто мне задают этот вопрос, — спасибо, что вы не спрашиваете меня, можно ли телепортировать человека. Если говорить в очень общих чертах, то дело обстоит следующим образом.
Вселенная — это гигантский объект, "запутанный" на квантовом уровне. Проблема в том, что мы не способны "видеть" все степени свободы этого объекта. Если мы возьмем крупный объект в такой системе и попытаемся рассмотреть его, то тогда взаимодействия этого объекта с другими частями мира породят то, что называют "смешанным состоянием", в котором запутанность отсутствует.
В квантовом мире действует так называемый принцип моногамности. Он выражается в том, что если у нас есть два идеально запутанных объекта, то они оба не могут иметь столь же сильные "незримые связи" с любыми другими объектами окружающего мира, как друг с другом.
Возвращаясь к вопросу о квантовой телепортации, это означает, что в принципе нам ничто не мешает запутать и телепортировать объект размером хоть со всю Вселенную, однако на практике помешает то, что мы не видим все эти связи одновременно. Поэтому нам приходится изолировать макрообъекты от всего остального мира, когда мы проводим подобные эксперименты, и позволять им взаимодействовать только с "нужными" объектами.
К примеру, в наших экспериментах удалось осуществить это для облака, содержавшего в себе триллион атомов, благодаря тому, что они находились в вакууме и удерживались в специальной ловушке, изолировавшей их от внешнего мира. Эти камеры, кстати, разработали в России — в лаборатории Михаила Балабаса в Санкт-Петербургском государственном университете.
Позже мы перешли к опытам на более крупных объектах, которые можно увидеть невооруженным глазом. А теперь мы проводим эксперимент по телепортации колебаний, возникающих в тонких мембранах из диэлектрических материалов размерами миллиметр на миллиметр.
Сейчас, с другой стороны, мне лично больше интересны другие области квантовой физики, в которых, как мне кажется, в ближайшее время произойдут настоящие прорывы. Они точно удивят всех.
— Где именно?
— Мы все хорошо знаем, что квантовая механика не позволяет нам узнать все, что происходит в окружающем мире. Благодаря принципу неопределенности Гейзенберга, мы не можем одновременно измерить все свойства объектов с максимально высокой точностью. И в данном случае телепортация превращается в инструмент, позволяющий нам обойти это ограничение, передавая не частичную информацию о состоянии объекта, а сам объект целиком.
Эти же законы квантового мира мешают нам точно измерять траекторию движения атомов, электронов и других частиц, так как можно узнать или точную скорость их движения, или положение. На практике это означает, что точность работы всевозможных датчиков давления, движения и ускорения жестко ограничивается квантовой механикой.
Недавно мы поняли, что это не всегда так: все зависит от того, что мы вкладываем в понятия "скорость" и "положение". К примеру, если мы используем во время таких замеров не классические системы координат, а их квантовые аналоги, то тогда эти проблемы исчезнут.
Иными словами, в классической системе мы пытаемся определить положение той или иной частицы относительно, грубо говоря, стола, стула или какой-то другой точки отсчета. В квантовой системе координат нулем будет служить другой квантовый объект, с которым взаимодействует интересующая нас система.
Оказалось, что квантовая механика позволяет измерить оба параметра — и скорость движения, и траекторию — с неограниченно высокой точностью при определенной комбинации свойств точки отсчета. В чем заключается эта комбинация? Облако атомов, служащее нулем системы квантовых координат, должно иметь эффективную отрицательную массу.
На самом деле, конечно же, эти атомы не имеют "проблем с весом", но они ведут себя так, как если бы они обладали отрицательной массой, благодаря тому, что особым образом расположены относительно друг друга и находились внутри особого магнитного поля. В нашем случае это приводит к тому, что ускорение частицы понижает, а не повышает ее энергию, что абсурдно с точки зрения классической ядерной физики.
Это помогает нам избавиться от случайных изменений в положении частиц или скорости их движения, которые возникают, когда мы измеряем их свойства при помощи лазеров или других источников фотонов. Если поместить облако атомов с "отрицательной массой" на пути этого луча, то он сначала провзаимодействует с ними, затем пролетит через изучаемый объект, эти случайные возмущения ликвидируют друг друга, и мы сможем измерить все параметры с неограниченно высокой точностью.
Все это далеко не теория — несколько месяцев назад мы уже проверили эти идеи экспериментальным путем и опубликовали результат в журнале Nature.
— Есть ли какие-то практические применения у этого?
— Год назад я уже рассказывал, выступая в Москве, что подобный принцип "удаления" квантовой неопределенности можно использовать для улучшения точности работы LIGO и других гравитационных обсерваторий.
Тогда это было просто идеей, а сейчас она начала обретать конкретные очертания. Мы работаем над ее воплощением вместе с одним из пионеров квантовых измерений и участником проекта LIGO, профессором Фаридом Халили из РКЦ и МГУ.
Конечно, речь об установке подобной системы на самом детекторе пока не идет — это очень сложный и длительный процесс, и у самого LIGO есть планы, в которые мы просто не сможем вклиниться. С другой стороны, они уже заинтересовались нашими идеями и готовы нас слушать и дальше.
В любом случае сначала нужно создать рабочий прототип подобной установки, который покажет, что мы действительно можем перешагнуть через ту границу по точности измерений, которую накладывают принцип неопределенности Гейзенберга и другие законы квантового мира.
Первые опыты такого рода мы проведем на десятиметровом интерферометре в Ганновере, уменьшенной копии LIGO. Сейчас мы собираем все необходимые компоненты для этой системы, в том числе стенд, источники света и облако атомов. Если у нас все получится, то я уверен, что наши американские коллеги прислушаются к нам, — других способов обойти квантовый предел пока не существует.
— Будут ли сторонники детерминистических квантовых теорий, полагающие, что случайностей в квантовом мире не существует, считать подобные опыты доказательством правоты своих идей?
— Если честно, я не знаю, что они об этом подумают. В следующем году мы организуем конференцию в Копенгагене, посвященную границам между классической и квантовой физикой и подобным философским вопросам, и они могут посетить ее, если хотят изложить свое видение этой проблемы.
Сам я придерживаюсь классической копенгагенской интерпретации квантовой механики и признаю, что волновые функции не ограничены в размерах. Пока мы не видим никаких признаков того, что ее положения где-то нарушаются или расходятся с практикой.
За последние годы физики выполнили бесчисленное множество проверок неравенств Белла и парадокса Эйнштена — Подольски — Розена, которые полностью исключают возможность того, что поведением объектов на квантовом уровне могут управлять какие-то скрытые переменные или другие вещи, выходящие за рамки классической квантовой теории.
К примеру, несколько месяцев назад был еще один эксперимент, который закрыл все возможные "дыры" в уравнениях Белла, используемые сторонниками теорий скрытых переменных. Нам остается только, если перефразировать Нильса Бора и Ричарда Фейнмана, "заткнуться и вести эксперименты": как мне кажется, мы должны задавать себе лишь те вопросы, на которые можно получить ответ через опыты.
— Если вернуться к квантовой телепортации — учитывая те проблемы, которые вы описали: найдет ли она применение в квантовых компьютерах, спутниках связи и других системах?
— Уверен, что квантовые технологии будут все больше проникать в системы связи, и они довольно быстро войдут в нашу повседневную жизнь. Как именно, пока непонятно — информацию, к примеру, можно передавать как посредством телепортации, так и через обычные оптоволоконные линии при помощи систем квантового распределения ключей.
Квантовая память, в свою очередь, полагаю, тоже станет реальностью через некоторое время. Как минимум она понадобится для создания повторителей квантовых сигналов и систем. С другой стороны, как и когда все это реализуют, пока сложно предсказать.
Рано или поздно квантовая телепортация станет не экзотикой, а обыденной вещью, которой сможет воспользоваться каждый человек. Конечно, мы вряд ли увидим этот процесс, но результаты его работы, в том числе безопасные сети передачи данных и спутниковые системы связи, будут играть огромную роль в нашей жизни.
— Насколько далеко квантовые технологии проникнут в другие сферы науки и жизни, которые не касаются IT или физики?
— Это хороший вопрос, на который ответить еще сложнее. Когда появились первые транзисторы, многие ученые считали, что они найдут применение разве что в слуховых аппаратах. Так и случилось, хотя сейчас лишь крайне малая доля полупроводниковых приборов используется подобным образом.
Все же мне кажется, что квантовый прорыв действительно произойдет, но далеко не везде. К примеру, любые гаджеты и приборы, взаимодействующие с окружающей средой и как-то замеряющие ее свойства, неизбежно дойдут до квантового предела, о котором мы уже говорили. И наши технологии помогут им обойти этот предел или хотя бы минимизировать помехи.
Более того, мы уже решили одну из подобных задач, используя тот же подход с "отрицательной массой", усовершенствовав квантовые датчики магнитных полей. Такие приборы могут найти вполне конкретное биомедицинское применение — их можно использовать для наблюдений за работой сердца и мозга, оценивая шансы заполучить инфаркт и другие проблемы. Чем-то похожим занимаются мои коллеги из РКЦ. Сейчас мы вместе обсуждаем то, чего нам удалось достичь, пытаемся объединить наши подходы и получить что-то более интересное.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - ...
Последние аномальные новости

Армия укрыла премьер-министра Индии от инопланетян

Астронавты обнаружили на Луне города инопланетян

Безумный план НАСА. Отправить субмарину на Титан

Два НЛО сняли над Санта-Круз

ДНК человека может быть продуктом чужого разума

Дождь из осьминогов и креветок прошел в Китае

Женщина сняла призрачный силуэт своей умершей собаки

Индонезийский злой дух Кунтиланак удалось снять

Инопланетянам решили выслать музыку

Инопланетяне похищают и съедают их детей в Индии

Как произошла гибель туристов на перевале Дятлова

Летчик столкнулся с НЛО-амфибией

Морское чудовище сняли в корейском море

Найдены доказательства поддельности Стэнфордского эксперимента

Нерадивый муж сросся с любовницей

Прозрение Кораха

Прямой эфир в Буффало посетил любопытный НЛО

Пять самых загадочных военных баз

Редкая двойная радуга над Новосибирском

Розуэлльский инцидент - реальное вторжение инопланетян

Секретный отчет доказал связь НЛО с людьми в Нимице

Слет групп Космопоиска начинается на Кубани

Спиралевидные облака над Землей

Странные облака над Северной Америкой

Существуют ли расы в биологическом смысле

Сферический НЛО исследовал территорию Питтсбурга

Турист сделал отличное фото НЛО Гэмпшире

Удалось запечатлеть китайское морское чудовище

Уфологи называют Астраханскую область зоной активности НЛО

Фармацевты убили больше людей, чем все мировые войны

Врата в Ад находятся в Индиане

Выяснили, что в карликовых галактиках нет темной материи

Демоническое животное поймали в США

Золотые наночастицы обнаружили в диких растениях

Извержение вулкана покрыло пляжи Гавайев загадочными золотыми волосами

Инопланетный дрон заметили в Италии

Климатическое оружие. Мифы и реальность

Найден участок ДНК, превращающий девочек в мальчиков

Нашествие демонов началось на Землю

Нашли в гейзерах бактерию, способную жить на Марсе

Нашли источник человеческого сознания

НЛО заметили рядом с базой ВВС США

НЛО наблюдали в Старых Дорогах

Объяснили смысл перуанских кругов на полях

Огромный НЛО появился на орбите Земли

Послание Стивена Хокинга отправится в черную дыру

Призрак полицейского навестил место смерти

Родился редкий жук-гермафродит

Странное атмосферное явление в Краснодаре

Черные проекты Пентагона в Зоне 51

Игровые автоматы Вулкан с выводом денег

Получая бонусы Вулкана, игроки могут с комфортом играть за любыми автоматами

Гости казино могут выбирать любой из сотни слотов

Аномальная Россия

Доказали причастность слияний нейтронных звезд к коротким гамма-всплескам

Древние люди были лучше наших астрономов

Женщина напугана таинственным светом в своем дворе

Загадка движущихся статуй Мексики

Загадочные круги появились на поле в Липецке

Загадочный объект потерпел крушение на Марсе

Инопланетян заметили над домом премьер-министра Индии

Инопланетяне помогли певице вернуться в британский чарт

Инопланетяне принесли на Землю передовые технологии

Ледяной карлик, скрывающий жидкий океан

Лунные аномалии, монолит Фобоса и космические силы

Облако в Алабаме опровергает все законы природы

Почему нельзя делить на ноль

Родился двутелый ягненок-паук

Рыбаки из Оклахомы поймали монстра

Странные пульсации недалеко от Солнца

Терраформирование Земли и уничтожение человечества

Черная дыра начала разрывать звезду

Черные дыры - это кротовые норы

Верующие люди живут дольше атеистов

Вирусы способны создавать новые гены с нуля

Вулкан Килауэа изверг зеленые кристаллы

Гигантские запасы органики обнаружили на Церере

Гусеницы создали жуткое дерево

Для полета к Проксиме Центавра понадобится 98 человек

Древние тайны Алтая

Живое существо обнаружили на Марсе

Жизнь в звездной системе Альфа Центавра

Жуткие автодороги с призраками

Загадочная сила более 30 раз поджигала вещи в доме

Загадочная смерть Рудольфа Дизеля

Загадочные подземные жители древней Сибири

Загадочный силуэт сняли над ночной Аляской

Искусственный интеллект впервые снял фильм

Искусственный интеллект научилась заглядывать в будущее

Как экстрасенсы наживаются на чужом горе

Какие тайны хранит в себе Казань

Китай создаёт климатическое оружие

Мы не первая цивилизация на Земле

Неизвестный континент обнаружен на древнем глобусе

НЛО пролетел над Кентукки

Обнаружили три новорожденные экзопланеты

Пугающая иллюзия. Кот с объявления следит за вами

Собрание инопланетян в британском Глостере

Странные природные явления в небе США

Треугольный НЛО в небе Южной Кореи

Убийцы группы Дятлова оставили улики

Уточнили прогнозы по наступлению ядерной зимы

Электрический монстр пустыни Гоби

Аномальные автотрассы России

Беседы с Нострадамусом

Великие маги, обман которых раскрыли

Геопатогенные зоны и места силы в Украине

Два истребителя преследовали НЛО над Италией

Живое облако облило учителя с ног до головы

Загадочный инструмент Шамир, которым обрабатывали камни

Загадочный круг на поле Франции

Инопланетные роботы-подсолнухи

Кому мерещатся танки на Луне

Места силы, где исполнятся ваши желания

Оборотень напал на человека с собакой

Обсерватория LIGO открыла кротовые норы

Пеньки с паучьими ножками

Первые люди отправятся на Марс в 2040 году

Призрак пожилой женщины наблюдает за мальчиком

Путешествие во времени. Парадокс или реальность

Путешествие во времени. Следы ископаемых отпечатков обуви

Руки и ноги семьи обрастают жесткой коркой

Создали робота с живыми мыщцами

Создан образ идеальной женщины

Странные существа с Венеры живут на Земле

Тайна пропавшей колонии Роанок

Три шарообразных НЛО над Нью-Йорком

Труднообъяснимое соотношение молекул нашли в галактике Маркаряна

Уровень интеллекта человечества снижается

Целитель Филипп Низье излечивал людей молитвами

Частицы протосолнечной туманности нашли в кометной пыли

Черный слизистый шар с глазами

Шарообразные НЛО над Нью-Джерси

Искусственный интеллект научили распознавать людей сквозь стены

Когда с неба падают очень странные предметы

Кокер-спаниель с двумя носами

Мужчина снял пришельца в собственном доме

НЛО выкачивал воду из озера в Швеции

НЛО снятые на автомобильные регистраторы

Открыли звезды, окруженные облаками наноалмазов

Открыли экзопланету, где год длится 19,5 дней

Получить топливо из воздуха и очистить планету

Родившаяся без части мозга девочка умерла в 10 лет

Руины цивилизации атлантов скрыты под льдами Антарктики

Рыбу с головой голубя поймали в Китае

Светящееся кольцо возникло в небе

Сельская Россия верит в НЛО

Сколько всего было Великих потопов

Смерч с лицом образовался в Запорожье

Странное явление над Сиэтлом

Тайна местонахождения Атлантиды

Тайные архивы НАСА сохранили послание пришельцев

Ядерный полигон нашли рядом с перевалом Дятлова

Вторжение инопланетян в небе над Айовой

Камера ночного видения поймала скоростной НЛО

Круг на поле появился в Уилтшире

Легенда о ведьме Молл Дайер

Множество НЛО появились в небе Марокко

Не влюбляйтесь в ведьму

НЛО завис перед домом жителя Пенсильвании

НЛО заметили жители Подмосковья

Почти все виды животных появились одновременно

СкайНет стал реальностью

Случаи похищений людей инопланетянами из машин

Смартфоны записывают разговоры

Снежный человек напугал канадского охотника

Столкновение индейцев с бигфутами-убийцами

Странная радуга над Нью-Йорком

Странные круги замечены на полях Испании

США разворачивают программу климатического оружия

Тайна огромной птицы Рио-Гранде

Уникальный остров-призрак Хасима

Уфолог объяснил частое появление НЛО в Ростове

Вакцины регулирующие рождаемость

Директор обсерватории расскажет про НЛО

Женщины Зимбабве в панике из-за гоблинов-насильников

Жуткие автомобили-призраки на дорогах России

Звуковая иллюзия покорила интернет

Извержение на Гавайях вызвало необычное природное явление

НЛО в горах Мексики

НЛО в небе над Краснодаром

НЛО прилетел в Алабаму из другого измерения

НЛО сбросил странных крылатых существ

НЛО становится все труднее выявлять

Облачный тоннель над Екатеринбургом

Потерявшуюся во времени женщину нашли в Астрахани

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика