Стала ли телепортация реальностью?

Сцена из фильма Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Как долго кадры из "Звездного пути" останутся чистой фантастикой?

Китайские физики сообщили, что им удалось телепортировать фотон с наземной станции на спутник, находящийся на орбите, в 1400 км от лаборатории.

Однако у большинства из нас слово "телепортация" вызывает несколько другие, более экзотические, ассоциации. Раньше о ней упоминали исключительно в контексте научной фантастики - можно ли говорить, что теперь она стала реальностью?

В некотором смысле, да. Однако вряд ли мы сможем мгновенно переноситься на работу или на пляж на Багамах - во всяком случае, уж точно не в самое ближайшее время. Увы.

Как это работает?

Грубо говоря, телепортацией называется факт передачи на расстояние не самого физического объекта, а его состояния.

Некоторые физики приводят в качестве примера факс-машину - ведь она отправляет информацию о расположении знаков на листе бумаге, а не собственно сам лист. Принимающий аппарат получает эту информацию и соответствующим образом располагает знаки на уже присутствующем там чистом листе.

Это, конечно, не та телепортация, которая в ранних книгах братьев Стругацких называется "нуль-транспортировкой", а мировую известность получила благодаря американскому телесериалу "Звездный путь". Там речь шла о мгновенной передаче материи, и даже живого организма, из одного места в другое.

На самом деле в сообщении китайских ученых речь идет о физическом явлении под названием "квантовая запутанность".

Правообладатель иллюстрации AFP/Getty
Image caption Китайский спутник оснащен высокочувствительным детекторов фотонов

Явление это состоит в том, что в одной точки пространства и времени возникают две частицы, фактически имеющие одно существование.

Запутанность продолжается даже после того, как частицы - в данном случае фотоны - разделяют друг от друга. Это означает, что если изменяется состояние одного из фотонов, его "фотон-близнец" в другой точке пространства меняется точно так же.

Профессор Санду Попеску из Бристольского университета изучает явление квантовой запутанности с 1990-х годов.

"Уже тогда люди, конечно, сразу начинали думать о телепортации, известной нам по "Звездному пути". Но на самом деле пока речь идет о передаче состояния единственной частицы, а не миллиардов частиц, из которых состоит человек", - объясняет профессор.

Как телепортировать частицу?

Давайте вернемся к двум запутанным частицам. Если с запутанной парой начинает взаимодействовать третья частица, то изменения, которые происходят в одной из них, зеркально отражаются в ее "близнеце".

Получается, что этот "близнец" также несет в себе информацию о третьей частице - и реагирует на ее воздействие.

Отлично, так в чем тогда проблема?

До сих пор было невозможно разнести запутанные частицы на большое расстояние друг от друга, потому что такой запутанный фотон может пройти по оптоволоконному кабелю лишь около 150 км до своего поглощения.

Ученые давно указывали на возможность создания спутникового квантового канала, потому что фотонам намного проще путешествовать в вакууме, однако в земной атмосфере их передача может быть затруднена погодными условиями.

Так чего добились китайские физики?

Они сумели наладить генерацию 4000 пар квантозапутанных фотонов в секунду в своей лаборатории в Тибете, и переслать по одному фотону из каждой пары с помощью луча света, направленного на приемное устройства спутника "Мо-Цзы", названного так в честь древнекитайского философа.

На этом спутнике установлено сверхчувствительный детектор, способный регистрировать квантовые состояния отдельных фотонов, поступающих с Земли. В публикации китайских физиков говорится, что им впервые удалось создать "надежный и устойчивый канал сверхдальней квантовой телепортации".

"Это очень элегантный эксперимент - я не ожидал, что всё сработает так быстро и так гладко", - говорит профессор Антон Цайлингер из Венского университета, студентом которого был китайский физик и автор публикации Пань Цзяньвэй.

Так если людей телепортировать нельзя, то какой в этом толк?

Основной целью квантовой телепортацией в настоящее время является создание абсолютно неуязвимых для перехвата сетей связи.

Правообладатель иллюстрации Science Photo Library
Image caption Квантовые каналы связи обладают высокой устойчивостью к перехвату

"Законы природы предоставляют такую защиту, - объясняет профессор Попеску. - Если кто-то попытается перехватить информацию в такой сети, этого нельзя не заметить, потому что сам факт наблюдения за такой квантовой системой меняет ее состояние".

В китайском городе Цзинань уже начались испытания системы связи, в основе которой лежит квантовая технология; ведутся также работы по созданию такого канала между Пекином и Шанхаем, где через каждые 100 км установлены так называемые "доверенные узлы", в которых квантовый сигнал измеряется и посылается дальше.

"Это первый квантовый интернет. Пока что скорость передачи данных по нему крайне невелика, и практической пользы от такой сети нет. Но для квантового шифрования сигналов связи это просто находка", - говорит профессор Цайлингер.

Профессор Иэн Уолмсли из Оксфордского университета указывает, что подобные квантовые сети могут использоваться для защиты финансовой информации или базы данных избирателей.

"Еще предстоит преодолеть значительные барьеры, но именно так начинаются революционные перемены", - говорит он.

Новости по теме