В прошлом месяце миллиардер Юрий Мильнер и астрофизик Стивен Хокинг объявили о прорыве Starshot проекта: невероятно амбициозный план, чтобы отправить первого человека-сделанного корабля в другой звездной системы в нашей галактике. Гигантский лазер массив может запустить камеру размером с микрочип для другой звезды со скоростью 20% света. Но непонятно, как это небольшое устройство можете связаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно ли использовать его для такого подключения?
Эта идея, безусловно, заслуживает внимания.
Представьте себе две монеты, каждая из которых может выпасть Орел или решка. Одна монета у вас, другой мне, и мы очень далеко друг от друга. Мы бросили монету в воздух, поймать их и шлепнуть на стол. Прежде чем вы посмотрите на упавшую фигуру, мы ожидали, что хвосты будут падать с вероятностью 50/50, и Орел, конечно, тоже. В нормальном, Вселенной nezapuschennoy, Ваши и мои результаты будут независимы друг от друга. Если вы попали хвосты, моя монета с вероятностью 50% выпадет Орел или решка. Но при определенных условиях, эти результаты могут быть грязными: если провести эксперимент и получает хвосты, вы будете знать, что моя монета с вероятностью 100% покажет, Орел, прежде чем я расскажу вам об этом. Вы узнаете об этом мгновенно, даже если нас разделяют световые годы и не пройдет ни секунды.
В квантовой физике мы обычно толку не монеты, а некоторые частицы, как электроны и фотоны, где каждый Фотон может иметь спин +1 или -1. Если измерить спин одного фотона, вы мгновенно знать спин другого, даже если он находится на поселении у нас. Пока вы не измерить спин одного фотона, они оба существуют в неопределенном состоянии; но, как только измеренное одной, Вы сразу же узнаете об этом. На Земле мы провели эксперимент, разделив два запутанных фотона на много километров и путем измерения их спины в наносекунды. Оказалось, что если мы измеряем спин одного и это +1, мы знаем, что другой спин -1 в 10 000 раз быстрее, чем позволили бы нам со скоростью света.
И вот вопрос: можем ли мы использовать это свойство — квантовая запутанность — для подключения к удаленной звездной системы? Ответ: Да, если мы предположим, что измерения на удаленном форма место общения. Но когда вы говорите «общение», как правило, вы хотите что-то узнать об этом месте писали. Вы можете, например, сохранить запутанных частиц в неизвестном состоянии, отправить ее на борт космического корабля к ближайшей звезде и скажи ему, чтобы искать признаки твердых планет в зоне обитаемости этой звезды. Увидев это, он делает измерения, что приводит к тому, что ваша частица будет находиться в состоянии +1, а если нет, то измерения покажут, что ваш частица находится в состоянии -1.
Таким образом, предположим, что вы-частица на Земле должны быть в состоянии -1, когда вы измеряете то, что скажет вам, что корабль нашли планету в обитаемой зоне, или в состоянии +1, Что вы можете сказать о том, что машина планеты не нашли. Если вы знаете, что измерения были проведены, вы сможете сделать изготовленный на заказ размер и моментально узнать о состоянии другой частицы, даже если он находится за много световых лет от вас.
Узор волны для электрона, проходящего через двойную щель. Если измерять через какую щель проходит электрон, она уничтожит квантовой интерференционной картины.
План-это хорошо. Но есть проблема: путаница работает только если вы спросите частицы в каком ты состоянии? Если поставить запутанных частиц в определенном состоянии, вы уничтожите запутывание и измерение проводят на земле, то будет совершенно независимых измерений далекой звезды. Если вы просто померили далеких частиц (и нашли: +1 или -1), то ваши измерения на Земле тоже будет -1 или +1 (соответственно), и даст вам информацию о частице, которая находится за световые годы от вас. Если вы погрузите частиц в состоянии +1 или -1, то независимо от результата, Ваша посылка будет на месте, с 50% вероятностью +1 или -1 и не буду ничего говорить о частице в течение многих световых лет.
Это одна из самых непонятных вещей в квантовой физике: запутанность может быть использована для получения информации о компонентах системы, когда вы знаете ее полное условие и выполнить измерения другой компонент (ы), но не для создания и перевода информации из одной части запутанной системы к другой. Так что никакого способа, чтобы общаться быстрее, чем свет не появляются.
Квантовая запутанность-это удивительное свойство, которое мы можем использовать для кучи различных проблем, такие совершенные системы шифрования информации. Но связь быстрее скорости света? Чтобы понять, почему это невозможно, мы должны понимать, ключевым свойством квантовой физики: что насильственное погружение, по крайней мере, часть запутанной системы в одном государстве не позволяют получить информацию о этот прыжок через измерения остальных частей системы. Как когда-то метко Нильс Бор: «если квантовая механика до сих пор в глубоком шоке от тебя, ты не понял.»
Вселенная постоянно играет с нами в кости, к большому огорчению Эйнштейна. Даже наши лучшие попытки обмануть в этой игре, характер раскрывается в корень.
Возможно ли использование квантовой запутанности для общения быстрее, чем свет?
Илья Хель
