Сменить фон

Быстрее света: на что способна квантовая телепортация

© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаКвантовая телепортация была описана в 1993 годуКвантовая телепортация была описана в 1993 году
Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

МОСКВА, 14 фев — РИА Новости. Вопреки законам классической механики, мы научились передавать информацию быстрее скорости света. РИА Новости выяснило, как обмениваются данными кубиты и почему нельзя телепортировать материальный объект.

Загадочный квантовый мир

В квантовом мире информацию измеряют кубитами. В отличие от классических битов, они способны пребывать одновременно в двух состояниях — логических нуле и единице — до того момента, пока их не измерят, вернее, не прочтут информацию. 

Кубит на базе ионов бериллия и магния
Физики впервые создали кубит из двух различных видов ионов

Роль кубита выполняет искусственный атом с двумя уровнями энергии. Если атом находится на нижнем энергетическом уровне, состояние системы — логический ноль, на верхнем — логическая единица. Физически кубит можно воплотить в фотоне, молекуле, ионе, атоме, квантовой точке — во всем, что излучает и поглощает кванты электромагнитной энергии. К примеру, сверхпроводящие кубиты представляют собой электрическую цепь из тонких слоев металла, охлажденного до сверхнизких температур, между которыми через тонкие слои изолятора туннелируют пары электронов.

Поскольку речь идет о квантовом мире, нельзя сказать, в каком состоянии находится электрон в кубите в каждый момент времени. Это открывает возможности для телепортации — передачи чего-либо в пространстве.

"Для квантовой телепортации необходимы три кубита в состоянии суперпозиции. Допустим, нам нужно передать информацию с первого элемента на третий, причем взаимодействовать, то есть находиться рядом, они не должны. Тогда третий и второй кубиты запутывают с помощью логической операции — их состояния становятся взаимозависимыми, а сами они называются запутанными. И если состояние одного из них измерить, то состояние второго автоматически будет противоположным. Все равно что бросить в ящик черный и белый шарики, а потом наугад извлечь один из них: цвет второго будет известен со стопроцентной вероятностью", — рассказывает Илья Беседин, инженер лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС".

Затем второй кубит должен провзаимодействовать с первым. Есть два основных способа заставить их "пообщаться". Во-первых, резонансную частоту одного атома изменяют так, чтобы она совпала с частотой другого, после чего возбуждение с одного переходит на другой через электрическое поле. Второй вариант — на систему воздействуют микроволновым излучением, чтобы коэффициент поглощения одного атома зависел от состояния другого. После того как кубиты "пообщались", их состояния считывают.

По сути, в этот момент кубиты превращаются в классические биты с известной информацией. Затем над третьим кубитом проводят логическую операцию, и он оказывается в состоянии первого. Напомним, что первый и третий кубиты никогда не взаимодействовали, если не считать косвенного "общения" через второй кубит. К тому же третий контактировал со вторым до того, как тот обменялся информацией с первым.

Запутались? Тогда представьте, что вы получили пятерку за экзамен и поделились радостью с папой. После чего отправились к маме и рассказали ей то же самое. А она сообщила вам, что поцарапала машину. И после вашего разговора папа неведомым образом узнает об этой неприятности. Квантовую механику понять трудно — лучше просто смириться с ее законами. 

С Теорией относительности не поспоришь

С помощью квантовой телепортации можно передать информацию на дальние расстояния. Рекорд пока принадлежит китайским ученым, отправившим данные с Земли на спутник за 1400 километров. Причем сами по себе кубиты обмениваются данными мгновенно, даже быстрее скорости света.

Выбросы черной дыры в центре галактики M87 в представлении художника
Астрономы выяснили, почему "плевки" черных дыр нарушают скорость света
Ученые подтвердили это, одновременно измерив состояние двух запутанных кубитов в разных местах. Оказалось, они действительно "чувствуют" изменения друг друга быстрее, чем движется свет.

Чтобы вытащить информацию из кубита, его нужно раскодировать, используя классические биты, скорость передачи которых не может превысить скорость света. Таким образом, хоть квантовый мир и предоставляет невероятные возможности, люди, ввиду своей классической природы, порой просто не могут воспользоваться ими в полной мере. 

"Зато квантовая телепортация отлично подойдет для зашифрованной передачи данных. Конечно, информацию можно зашифровать и с помощью классических алгоритмов. Но у такого метода есть слабое место: обмен ключами. При наличии достаточных вычислительных мощностей перехваченную шифровку всегда можно прочитать", — говорит эксперт.

А протоколы на основе квантовой телепортации позволяют математически доказать, что квантовая линия не прослушивается. Как только к ней подключается посторонний, качество передачи квантового состояния значительно ухудшается, вне зависимости от технической оснащенности взломщика. И обе стороны сразу обнаруживают, что их разговор больше не приватный. 

Телепорта не будет?

Чтобы поделиться с другом смешным видео, у вас обоих должны быть компьютеры или смартфоны. То же и с телепортацией данных между кубитами: чтобы передать состояние, необходимы кубит-передатчик и кубит-приемник, причем уже расположенный в нужном месте. То есть прежде чем отправить данные, необходимо физически переместить объект, который их примет. А осуществлять такое мы умеем пока только классическим образом: по известной траектории — из точки "А" в точку "Б". И отнюдь не мгновенно.  

Александр Ульянов и Александр Львовский проводят эксперимент в РКЦ
Физик: телепортация не остановит гонку между хакерами и шифровальщиками

А что с телепортацией какого-либо материального объекта целиком — к примеру, человека? Ведь в конечном счете материя состоит из атомов, то есть квантовых систем, между которыми возможна передача информации. Для этого придется телепортировать данные обо всех атомах тела на иные атомы, расположенные в другом месте, и тем самым воссоздать человека.

Но для каждого акта передачи необходимо сложное техническое оснащение. В человеке весом около 70 килограммов — 6,7*1027 атомов. Передать информацию обо всех частицах со стопроцентной точностью невероятно сложно — и на данный момент технически неосуществимо. Но все же телепортация материального объекта — задача слишком привлекательная, чтобы от нее отказаться.

РИА Наука
Комментарии
26 пользователей оставили 40 комментариев
Всё смешалось — кони, люди, квантовая телепортация и телепортация физических объектов. Это совершенно разные понятия, только название схожее.
Первое предложение опровергается в середине статьи.
Статья абсолютно безграмотная.
"Вопреки законам классической механики, мы научились передавать информацию быстрее скорости света"

Товарищи, не пудрите мозги, ничего мы не научились. Запутанные состояния могут схлопываться мгновенно, но это не позволяет мгновенно передавать информацию (или материю).
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена