Мікросвіт живе за особливими фізичними законами. Їх описує квантова механіка. Закони ж реального світу вивчають традиційна ньютонівська фізика й класична механіка. Використовуючи дивовижні властивості мікросвіту, вчені навчилися телепортувати інформацію. Останні експерименти голландських науковців засвідчили 100-відсоткову надійність такого методу перенесення даних. Практична мета, до якої прагнуть дослідники, – створити надпотужні квантові комп'ютери та мегашвидкий квантовий інтернет.
Частинки локалізують у кристалах діаманта за надзвичайно низьких температур, за допомогою лазера між ними встановлюють синхронізацію (квантову сплутаність). Будь-яка зміна квантового стану однієї зі «сплутаних» частинок повинна миттєво позначатися на іншій.
Альберт Ейнштейн в листі до Макса Борна якось зізнався, що в його науковому світогляді квантова механіка не витримує критики, оскільки «фізика повинна відображати реальність у часі й просторі, без (жодних) надприродних взаємодій на відстані». «Надприродними взаємодіями на відстані» вчений називав особливі явища, описані в квантовій механіці, – сплутані квантові стани. Їхня суть: дві «сплутані» частинки, розділені навіть мільярдами кілометрів, продовжують «підтримувати зв'язок» між собою і здатні миттєво впливати одна на одну.
Й ось, науковцям вдалося використати цей квантовий диво-феномен, вперше зі 100-відсотковою надійністю здійснивши те, про що стільки мріяли любителі наукової фантастики – телепортацію. Ні, не таку, як у відомій науково-фантастичній франшизі «Зоряний шлях», де герої мандрують за допомогою транспортера, йдеться всього лише про телепортацію інформації.
Фізики з Інституту нанонаук імені Кавлі при Делфтському технічному університеті (Нідерланди) повідомили про успішне перекидання даних між двома квантовими бітами, розділеними 3-метровою відстанню. Такого роду квантову телепортацію вже здійснювали раніше, проте досягненням голландців є те, що частка позитивного результату повторних експериментів сягнула безпрецедентних 100 %.
Доводячи хибність міркувань Ейнштейна про квантову механіку, науковці не просто намагаються потішити власне его. Підтвердження квантової телепортації, а також успішне перенесення експериментів на більші системи та відстані, – ключовий етап на шляху до застосування квантових законів на практиці. Зокрема для створення квантових комп'ютерів, які, згідно зі сподіваннями вчених, стануть новим словом в обчислювальній техніці з фактично безмежними можливостями. Ще одна ідея практичного застосування – створення квантового інтернету, який би уможливив миттєву передачу даних навіть через трильйони кілометрів. Припускають, що завдяки дивовижному феноменові сплутаності, інформацію (у вигляді даних про квантовий стан частинки) можна телепортовувати зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла.
Квантова телепортація не є телепортацією у прямому сенсі слова. Вона полягає у встановлені синхронізації між двома чи більше частинками, внаслідок чого зміна квантових властивостей однієї миттєво віддзеркалюватиметься на інших. Для виконання експерименту вчені локалізували електрони в кристалах діаманта за надзвичайно низьких температур, щоб утворити кубіти – квантові біти, які є одиницею квантової інформації. Діаманти стали свого роду мікрокамерами, які утримували електрони на місці. За допомогою лазера частинки «сплутали» між собою. Дослідники зчитували спіновий стан, аби зафіксувати факт передачі інформації.
Завдяки ще одному дивовижному квантовому феноменові, відомому як суперпозиція, кубіт може набувати відразу декілька різних значень («0» і «1»), а не виключно одне, як традиційний біт. Суперпозиція випливає з рівняння Шредінгера, а також з принципу невизначеності Гайзенберга, відповідно до якого квантовий об'єкт існує у всіх можливих станах до моменту спостереження. Тобто, якщо сплутаними є n кубітів, то одномоментно система набуває 2 в степені n значень. Зі збільшенням кількості кубітів потужність відповідного квантового процесора зростає експоненційно: в цьому й ховається секрет суперефективності гіпотетичних комп'ютерів.
В експерименті голландських фізиків кубіти розділили триметровою відстанню. У наступних дослідах телепортацію інформації планують здійснити в спорудах університетського комплексу, що на 1 300 м. віддалені одна від одної. Науковці хочуть переконатися, чи сплутаність – постійне явище, й чи справді взаємодія між частками відбувається швидше за поширення світла. Успіх наступних експериментів завдасть чергового удару поглядам Альберта Ейнштейна.
«В погоні за право першим спростувати припущення А. Ейнштейна беруть участь 5-6 команд учених», – розповідає газеті «The New York Times» Рональд Хансон, фізик і провідний науковець з команди Делфта. – «Всі полюють на одну велику здобич». Видання «The New York Times» першим повідомило про досягнення голландців. Опісля про їхні успіхи написав журнал «Science» та десятки інших видань по цілому світу.
Зреферував Олег КАЧАН.
Оригінал за посиланнями
http://www.cnet.com; http://bgr.com;
02.06.2014