რუნეტს არასოდეს განუცდია კვანტური მექანიკის ცოდნის ისეთი წყურვილი, როგორც გაზეთ კომერსანტში სტატიის გამოქვეყნების შემდეგ, რომელშიც ნახსენებია რუსეთში "ტელეპორტაციის" დანერგვის გეგმები. სტრატეგიული ინიციატივების სააგენტოს (ASI) პროგრამა რუსეთის ტექნოლოგიური განვითარებისთვის, თუმცა, არ შემოიფარგლება მხოლოდ „ტელეპორტაციით“, თუმცა სწორედ ამ ტერმინმა მიიპყრო სოციალური ქსელების და მედიის ყურადღება და გახდა მრავალი მიზეზი. ხუმრობები.

შემდეგ ჩახლართული ნაწილაკები გამოყოფილია საჭირო მანძილზე – ისე, რომ ფოტონები A და B დარჩეს ერთ ადგილას, ხოლო C მეორეში. ორ წერტილს შორის გადის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი. გაითვალისწინეთ, რომ მაქსიმალური მანძილი, რომელზეც განხორციელდა კვანტური ტელეპორტაცია, უკვე 100 კმ-ზე მეტია.

ამოცანაა გადაიტანოს აუხლართავი ნაწილაკის A კვანტური მდგომარეობა ნაწილაკზე C. ამისათვის მეცნიერები გაზომავენ A და B ფოტონების კვანტურ თვისებებს. შემდეგ გაზომვის შედეგები გადაიქცევა ორობით კოდად, რომელიც მოგვითხრობს განსხვავებების შესახებ. ნაწილაკები A და B.

ეს კოდი შემდეგ გადაეცემა ტრადიციულ საკომუნიკაციო არხზე, ოპტიკურ ბოჭკოზე, და შეტყობინების მიმღები კაბელის მეორე ბოლოზე, რომელიც ფლობს C ნაწილაკს, იყენებს ამ ინფორმაციას, როგორც ინსტრუქციას ან გასაღებს C ნაწილაკით მანიპულირებისთვის. არსი, C ნაწილაკის აღდგენა იმ მდგომარეობაში, რაც ჰქონდა C ნაწილაკს. ნაწილაკი A. შედეგად, ნაწილაკი C აკოპირებს A ნაწილაკების კვანტურ მდგომარეობას - ხდება ინფორმაციის ტელეპორტირება.

რისთვის არის ეს ყველაფერი?

უპირველეს ყოვლისა, დაგეგმილია კვანტური ტელეპორტაციის გამოყენება კვანტური კომუნიკაციისა და კვანტური კრიპტოგრაფიის ტექნოლოგიებში - ამ ტიპის კომუნიკაციის უსაფრთხოება მიმზიდველად გამოიყურება როგორც ბიზნესისთვის, ასევე სახელმწიფოსთვის, ხოლო კვანტური ტელეპორტაციის გამოყენება შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის დაკარგვის თავიდან აცილებას ფოტონების დროს. გადაადგილება ოპტიკური ბოჭკოს გასწვრივ.

მაგალითად, ახლახან ცნობილი გახდა კვანტური ინფორმაციის წარმატებული გადაცემის შესახებ მოსკოვში გაზპრომბანკის ორ ოფისს შორის 30,6 კილომეტრიანი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემის მეშვეობით. პროექტი, რომელზეც რუსული კვანტური ცენტრი (RKC) მუშაობდა და რომელშიც გაზპრომბანკმა და რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრომ 450 მილიონი რუბლის ინვესტიცია განახორციელეს, რეალურად აღმოჩნდა რუსეთში პირველი „ქალაქის“ კვანტური საკომუნიკაციო ხაზი.

კიდევ ერთი მიმართულება ˜ არის კვანტური კომპიუტერები, სადაც ჩახლართული ნაწილაკები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კუბიტები - კვანტური ინფორმაციის ერთეული.

კიდევ ერთი იდეა არის „კვანტური ინტერნეტი“: კომუნიკაციების მთელი ქსელი, რომელიც დაფუძნებულია მხოლოდ კვანტურ კომუნიკაციაზე. თუმცა, ამ კონცეფციის განსახორციელებლად მკვლევარებმა უნდა „ისწავლონ, თუ როგორ უნდა გადაიტანონ კვანტური მდგომარეობა სხვადასხვა ფიზიკური ბუნების ობიექტებს შორის - ფოტონები, ატომები, კვანტური წერტილები, სუპერგამტარი სქემები და ა.შ. კალგარის უნივერსიტეტის პროფესორი N + 1 გამოცემასთან საუბარში.

გაითვალისწინეთ, რომ ამ დროისთვის მეცნიერები ტელეპორტირებას ახდენენ ფოტონებისა და ატომების ძირითად მდგომარეობებში; უფრო დიდი ობიექტები ჯერ არ არის ტელეპორტირებული.

კვანტური ტელეპორტაცია, როგორც "იგივე" ტელეპორტაცია

როგორც ჩანს, ჰიპოთეტურად, კვანტური ტელეპორტაციის გამოყენება მაინც შეიძლება დიდი ობიექტების, მათ შორის ადამიანების ასლების შესაქმნელად - ყოველივე ამის შემდეგ, სხეული ასევე შედგება ატომებისგან, რომელთა კვანტური მდგომარეობების ტელეპორტირება შესაძლებელია. თუმცა, ტექნოლოგიური განვითარების ამჟამინდელ ეტაპზე ეს შეუძლებლად ითვლება და მიეწერება ფანტაზიის სფეროს.

„ჩვენ შედგება ჟანგბადის, წყალბადისა და ნახშირბადისგან, ცოტა სხვა ქიმიური ელემენტებით. თუ შევაგროვებთ საჭირო ელემენტების ატომების საჭირო რაოდენობას და შემდეგ ტელეპორტაციის გამოყენებით მივიყვანთ ტელეპორტირებული ადამიანის სხეულში მათი მდგომარეობის იდენტურ მდგომარეობაში, მივიღებთ იგივე პიროვნებას. ის ფიზიკურად არ იქნება განსხვავებული ორიგინალისგან, გარდა მისი პოზიციისა სივრცეში (ბოლოს და ბოლოს, იდენტური კვანტური ნაწილაკები განუყოფელია). რა თქმა უნდა, მე ვაზვიადებ - ადამიანის ტელეპორტაციას მთელი მარადისობა გვაშორებს. თუმცა, საკითხის არსი ზუსტად ეს არის: იდენტური კვანტური ნაწილაკები ყველგან გვხვდება, მაგრამ მათი სასურველ კვანტურ მდგომარეობაში მოყვანა სულაც არ არის ადვილი“, - თქვა ალექსანდრე ლვოვსკიმ N + 1-თან ინტერვიუში.

დაახლოებით 1200 კილომეტრის მანძილზე - დედამიწასა და კოსმოსს შორის! მკვლევარები ასევე გეგმავენ მსგავსი ექსპერიმენტების ჩატარებას დედამიწასა და მთვარეს შორის კვანტურ ტელეპორტაციაზე.

ტელეპორტაცია ... სიტყვა სამეცნიერო ფანტასტიკის წიგნებიდან, სიუჟეტებიდან კოსმოსური თავგადასავლების შესახებ, სადაც გმირები წამებში გადალახავენ გიგანტურ დისტანციებს ტელეპორტერის გამოყენებით. კვანტურ ტელეპორტაციას საერთო არაფერი აქვს ობიექტების რეალურ მოძრაობასთან. ამ შემთხვევაში რა არის და რატომ ჰქვია ასე? კვანტური ტელეპორტაციის შესახებ AiF.ru განუცხადა პოლიტექნიკური მუზეუმის ფიზიკის ლაბორატორიის ხელმძღვანელმა იური მიხაილოვსკიმ:

”თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ კვანტური ტელეპორტაციის დროს არ ხდება ობიექტის მოძრაობა სივრცეში ერთი ადგილიდან მეორეში, როგორც ტელეპორტაცია ამ სიტყვის ჩვეულებრივი გაგებით. კვანტური ტელეპორტაციის დახმარებით ტელეპორტირებას ახდენს არა თავად ობიექტი, ანუ ის მყისიერად მოძრაობს, არამედ ამ ობიექტის მდგომარეობა! უხეშად რომ ვთქვათ, გვაქვს გარკვეული ობიექტი, რომელსაც აქვს გარკვეული მდგომარეობა და კვანტური ტელეპორტაციის დახმარებით შეგვიძლია გადავიტანოთ ეს მდგომარეობა სხვა ადგილას ისე, რომ იქ გამოჩნდეს იგივე თვისებების მქონე ობიექტი. (ჩინეთში დედამიწის ორ წერტილს შორის ნაწილაკების მდგომარეობა გადაიცემა კოსმოსური თანამგზავრის გამოყენებით, რომელიც ორბიტაზე ამ ექსპერიმენტის გულისთვის აპირებს გატანას - რედ.) ობიექტზე კი - პირობითად. ნება მომეცით აგიხსნათ: ახლა ჩვენ არ ვიცით როგორ გადავიტანოთ რთული ობიექტების მდგომარეობა. საუბარია ცალკეული ატომების ან ფოტონების მდგომარეობის გადმოცემაზე, მეტი არაფერი.

კვანტური ტელეპორტაციის განსახორციელებლად, თქვენ უნდა შექმნათ კვანტური ჩახლართული წყვილი. სიმარტივისთვის ვისაუბრებთ ერთ მდგომარეობაზე, ნაწილაკების სპინის მდგომარეობაზე. ის შეიძლება იყოს ორ მდგომარეობაში: ატრიალეთ ზევით და ქვევით. ჩვენ შევეცდებით გადმოგცეთ ეს მდგომარეობა. ასე რომ, ჩვენ ვცდილობთ შევქმნათ ეგრეთ წოდებული კვანტური ჩახლართული წყვილი (ჩვეულებრივ მსუბუქი ფოტონების წყვილი). ის ისეა მოწყობილი, რომ მათი ჯამური სპინი ნულის ტოლია. ანუ ერთ ფოტონს აქვს სპინი ზევით, მეორეს აქვს სპინი ქვემოთ, როცა ამ წყვილს ვქმნით, მათი ჯამი არის ნული. ამავდროულად, ჩვენ არა მხოლოდ არ ვიცით სად იყურებიან ფოტონები, არამედ თავად ფოტონებმაც არ იციან, რა მიმართულებით არის მიმართული მათი სპინები. ისინი ე.წ შერეულ მდგომარეობაში არიან, განუსაზღვრელი. შეიძლება დატრიალდეს მაღლა, შეიძლება ქვემოთ, არავინ იცის, სანამ გაზომვის აქტი არ მოხდება.

მაგრამ ჩვენ გვაქვს გარანტია, რომ თუ ჩვენ გავზომავთ ერთ სპინს და ის გამოიყურება ზემოთ, მაშინ მეორე ფოტონის სპინი გამოიყურება ქვემოთ. ახლა ავიღოთ ორი ჩახლართული ფოტონი და გავავრცელოთ ისინი დიდ მანძილზე, მაგალითად, კილომეტრზე. და აქ ვიღებთ ერთ-ერთ ფოტონს და გავზომავთ მის მდგომარეობას. ჩვენ განვსაზღვრავთ, რომ მას აქვს სპინი ზევით და ამ მომენტში, ერთი კილომეტრის მანძილზე, სხვა შერეული ფოტონის სპინი გადაიქცევა ქვევით დატრიალებულ მდგომარეობაში. ერთი ფოტონის გაზომვის აქტით ჩვენ შევცვალეთ მეორე ფოტონის მდგომარეობა.

ჩვეულებრივ ამ ორ ჩახლართულ ფოტონს უწოდებენ ანსილას და ბობს.

კვანტური ჩახლართულობის ეს ეფექტი გამოიყენება ტელეპორტაციისთვის. ჩვენ გვაქვს სპინი, რომლის ტელეპორტირებაც გვინდა, მას ჩვეულებრივ ალისას უწოდებენ. ასე რომ, ალისისა და ანსილას მთლიანი სპინი იზომება და ამ მომენტში ბობი იღებს ალისის მდგომარეობას, ან მასთან კონიუგატს (საპირისპირო). რომლის შესახებაც გაზომვის შედეგიდან ვიგებთ. ამის შემდეგ, ეს ინფორმაცია უნდა გადავიტანოთ ჩვეულებრივი საკომუნიკაციო არხით. ბობი უნდა გადაბრუნდეს თუ არა.

თუ, მაგალითად, გადავცემთ 10 სპინის მდგომარეობებს, მაშინ ტელეპორტაციის დასასრულებლად, საჭიროა გაგზავნოთ შეტყობინება, როგორიცაა: „შეცვალეთ საპირისპირო მდგომარეობებზე 1, 3, 5, 6 და 8“.

ასე მუშაობს კვანტური ტელეპორტაცია.

ძირითადი კვლევა, რომელიც ადასტურებს ფოტონების კვანტური ტელეპორტაციის ფუნდამენტურ შესაძლებლობას.

ეს აუცილებელია გენეტიკური და მეტაბოლური ინფორმაციის შორეული თარგმნის ფუნდამენტური შესაძლებლობის ფუნდამენტური ფიზიკური დასაბუთებისთვის პოლარიზებული (მბრუნავი) ფოტონების გამოყენებით. მტკიცებულება, რომელიც გამოიყენება როგორც in vitro (ლაზერის გამოყენებით) ასევე in vivo თარგმანისთვის, ე.ი. თავად ბიოსისტემაში უჯრედებს შორის.

ექსპერიმენტული კვანტური ტელეპორტაცია

ექსპერიმენტულად აჩვენეს კვანტური ტელეპორტაცია - კვანტური სისტემის მდგომარეობის გადაცემა და აღდგენა ნებისმიერ თვითნებურ მანძილზე. ტელეპორტაციის პროცესში პირველადი ფოტონი პოლარიზებულია და ეს პოლარიზაცია დისტანციურად გადამდები მდგომარეობაა. ამ შემთხვევაში ჩახლართული ფოტონების წყვილი არის გაზომვის ობიექტი, რომელშიც ჩახლართული წყვილის მეორე ფოტონი შეიძლება თვითნებურად შორს იყოს საწყისიდან. კვანტური ტელეპორტაცია იქნება საკვანძო ელემენტი კვანტურ გამოთვლით ქსელებში.

ტელეპორტაციის ოცნება არის ოცნება იმისა, რომ შეგეძლოს მოგზაურობა, უბრალოდ გამოჩნდე რაღაც მანძილზე. ტელეპორტაციის ობიექტი შეიძლება სრულად დახასიათდეს თავისი თვისებებით კლასიკური ფიზიკის მიერ გაზომვების საშუალებით. იმისათვის, რომ მოხდეს ამ ობიექტის ასლი გარკვეულ მანძილზე, არ არის საჭირო მისი ნაწილების ან ფრაგმენტების იქ გადატანა. ასეთი გადაცემისთვის საჭიროა მხოლოდ მის შესახებ სრული ინფორმაცია აღებული ობიექტიდან, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ობიექტის ხელახლა შესაქმნელად. მაგრამ რამდენად ზუსტი უნდა იყოს ეს ინფორმაცია ორიგინალის ზუსტი ასლის შესაქმნელად? რა მოხდება, თუ ეს ნაწილები და ფრაგმენტები წარმოდგენილია ელექტრონებით, ატომებითა და მოლეკულებით? რა ბედი ეწევა მათ ინდივიდუალურ კვანტურ თვისებებს, რომლებიც, ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის პრინციპის მიხედვით, შეუძლებელია თვითნებური სიზუსტით გაზომვა?
ბენეტმა და სხვებმა დაამტკიცეს, რომ შესაძლებელია ერთი ნაწილაკის კვანტური მდგომარეობის მეორეზე გადატანა, ე.ი. კვანტური ტელეპორტაციის პროცესი, რომელიც არ უზრუნველყოფს ამ მდგომარეობის შესახებ რაიმე ინფორმაციის გადაცემას გადაცემის პროცესში. ამ სირთულის აღმოფხვრა შესაძლებელია ჩახლართულობის პრინციპის, როგორც კვანტური მექანიკის განსაკუთრებული თვისების გამოყენებით. იგი ასახავს კვანტურ სისტემებს შორის კორელაციას ბევრად უფრო მკაცრად, ვიდრე ნებისმიერ კლასიკურ კორელაციას შეუძლია. კვანტური ინფორმაციის გადაცემის უნარი ტალღური კვანტური კომუნიკაციისა და კვანტური გამოთვლის ერთ-ერთი ძირითადი სტრუქტურაა. მიუხედავად იმისა, რომ სწრაფი პროგრესია კვანტური ინფორმაციის დამუშავების აღწერილობაში, კვანტური სისტემების კონტროლის სირთულეები არ იძლევა ადექვატურ პროგრესს ახალი წინადადებების ექსპერიმენტულ განხორციელებაში. მიუხედავად იმისა, რომ არ გვპირდება სწრაფ წინსვლას კვანტურ კრიპტოგრაფიაში (პირველადი მოსაზრებები საიდუმლო მონაცემების გადაცემისას), ჩვენ ადრე მხოლოდ წარმატებით დავამტკიცეთ კვანტური მკვრივი კოდირების შესაძლებლობა, როგორც მონაცემთა შეკუმშვის კვანტური მექანიკური გაძლიერების საშუალება. ამ ნელი ექსპერიმენტული პროგრესის მთავარი მიზეზი ის არის, რომ მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ჩახლართული ფოტონების წყვილის წარმოქმნის მეთოდები, ატომების ჩახლართული მდგომარეობები ახლახანს იწყებენ შესწავლას და არ არის უფრო შესაძლებელი, ვიდრე ჩახლართული მდგომარეობები ორი კვანტისთვის.
აქ ვაქვეყნებთ კვანტური ტელეპორტაციის პირველ ექსპერიმენტულ შემოწმებას. ჩახლართული ფოტონების წყვილის შექმნით პარამეტრული ქვევით კონვერტაციის პროცესის გამოყენებით და ასევე ორფოტონიანი ინტერფერომეტრიის გამოყენებით ჩახლართული პროცესის გასაანალიზებლად, ჩვენ შეგვიძლია გადავიტანოთ კვანტური თვისებები (ჩვენს შემთხვევაში, პოლარიზაციის მდგომარეობა) ერთი ფოტონიდან მეორეზე. ამ ექსპერიმენტში შემუშავებულ მეთოდებს დიდი მნიშვნელობა ექნება როგორც კვანტური კომუნიკაციის სფეროში კვლევისთვის, ასევე კვანტური მექანიკის საფუძვლების შესახებ მომავალი ექსპერიმენტებისთვის.

2013 წლის ივნისში ფიზიკოსთა ჯგუფმა ევგენი პოლზიკის ხელმძღვანელობით მოახერხა ექსპერიმენტის ჩატარება 10 12 ცეზიუმის ატომის კოლექტიური სპინის დეტერმინისტულ ტელეპორტაციაზე ნახევარი მეტრით. ეს ნამუშევარი გამოსახულია გარეკანზე. ბუნების ფიზიკა. რატომ არის ეს მართლაც მნიშვნელოვანი შედეგი, რა იყო ექსპერიმენტული სირთულეები და, ბოლოს, რა არის „დეტერმინისტული კვანტური ტელეპორტაცია“ „Lente.ru“-ს განუცხადა პროფესორმა და რუსეთის კვანტური ცენტრის (RKC) აღმასრულებელი კომიტეტის წევრმა ევგენმა. პოლზიკი.

"Lenta.ru": რა არის "კვანტური ტელეპორტაცია"?

იმის გასაგებად, თუ როგორ განსხვავდება კვანტური ტელეპორტაცია იმისგან, რასაც ჩვენ ვხედავთ, მაგალითად, Star Trek სერიებში, თქვენ უნდა გესმოდეთ ერთი მარტივი რამ. ჩვენი სამყარო ისეა მოწყობილი, რომ თუ რაიმეს შესახებ გვსურს ვიცოდეთ, მაშინ უმცირეს დეტალებში ყოველთვის შევცდებით. თუ, მაგალითად, ავიღებთ ჩვეულებრივ ატომს, მაშინ შეუძლებელი იქნება მოძრაობის სიჩქარისა და მასში ელექტრონების პოზიციის ერთდროულად გაზომვა (ეს არის ის, რასაც ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი ჰქვია). ანუ თქვენ ვერ წარმოადგენთ შედეგს ნულებისა და ერთების თანმიმდევრობით.

თუმცა კვანტურ მექანიკაში მიზანშეწონილია დავსვათ ეს კითხვა: მაშინაც კი, თუ შედეგი ვერ ჩაიწერება, იქნებ მაინც შეიძლება მისი გაგზავნა? ინფორმაციის გაგზავნის ამ პროცესს კლასიკური გაზომვების სიზუსტის მიღმა ეწოდება კვანტური ტელეპორტაცია.

როდის გაჩნდა პირველად კვანტური ტელეპორტაცია?

ევგენი პოლზიკი, კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის ნილს ბორის ინსტიტუტის პროფესორი (დანია), რუსული კვანტური ცენტრის აღმასრულებელი კომიტეტის წევრი.

1993 წელს ექვსი ფიზიკოსი - ბენეტი, ბროსარდი და სხვები - წერდნენ ფიზიკური მიმოხილვის წერილებისტატია (pdf), რომელშიც მათ მოიგონეს კვანტური ტელეპორტაციის შესანიშნავი ტერმინოლოგია. აღსანიშნავია ისიც, რომ ამ ტერმინოლოგიას მას შემდეგ უაღრესად დადებითი გავლენა აქვს საზოგადოებაზე. მათ ნაშრომში კვანტური ინფორმაციის გადაცემის პროტოკოლი აღწერილი იყო წმინდა თეორიულად.

1997 წელს განხორციელდა ფოტონების პირველი კვანტური ტელეპორტაცია (ფაქტობრივად, იყო ორი ექსპერიმენტი - ზაილინგერი და დე მარტინის ჯგუფები; ზაილინგერი უბრალოდ ციტირებულია მეტი). მათ მუშაობაში მათ ტელეპორტირება მოახდინეს ფოტონების პოლარიზაციაზე - ამ პოლარიზაციის მიმართულება არის კვანტური რაოდენობა, ანუ რაოდენობა, რომელიც იღებს სხვადასხვა მნიშვნელობებს სხვადასხვა ალბათობით. როგორც აღმოჩნდა, ამ მნიშვნელობის გაზომვა შეუძლებელია, მაგრამ მისი ტელეპორტირება შესაძლებელია.

აქ არის რაღაც გასათვალისწინებელი: ზაილინგერისა და დე მარტინის ექსპერიმენტებში ტელეპორტაცია იყო ალბათობითი, ანუ ის მუშაობდა წარმატების გარკვეული ალბათობით. მათ მოახერხეს მინიმუმ 67 (2/3) პროცენტის ალბათობის მიღწევა - რაც რუსულად არის მიზანშეწონილი კლასიკური ლიმიტის დარქმევა.

განსახილველ ტელეპორტაციას ალბათური ეწოდება. 1998 წელს ჩვენ Caltech-ში გავაკეთეთ რაღაც, რასაც დეტერმინისტული ტელეპორტაცია ჰქვია. ჩვენ ტელეპორტირებული გვაქვს სინათლის პულსის ფაზა და ამპლიტუდა. ისინი, როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, ელექტრონის სიჩქარისა და მდებარეობის მსგავსად, არიან „არასამუშაო ცვლადები“ და ამიტომ ემორჩილებიან უკვე ნახსენებ ჰაიზენბერგის პრინციპს. ანუ ერთდროული გაზომვის საშუალებას არ აძლევენ.

ატომი შეიძლება მივიჩნიოთ როგორც პატარა მაგნიტი. ამ მაგნიტის მიმართულება არის ბრუნვის მიმართულება. თქვენ შეგიძლიათ აკონტროლოთ ასეთი "მაგნიტის" ორიენტაცია მაგნიტური ველისა და სინათლის გამოყენებით. ფოტონებს - სინათლის ნაწილაკებს - ასევე აქვთ სპინი, რომელსაც ასევე პოლარიზაციას უწოდებენ.

რა განსხვავებაა ალბათურ და დეტერმინისტულ ტელეპორტაციას შორის?

ამის ასახსნელად, ჯერ ცოტა მეტი უნდა ვისაუბროთ ტელეპორტაციაზე. წარმოიდგინეთ, რომ A და B წერტილებში არის ატომები, მოხერხებულობისთვის - ერთდროულად. ჩვენ გვინდა, ვთქვათ, ატომის სპინი A-დან B-მდე ტელეპორტირება, ანუ B წერტილის ატომს მივიყვანოთ იმავე კვანტურ მდგომარეობაში, როგორც ატომ A. როგორც ვთქვი, ერთი კლასიკური საკომუნიკაციო არხი საკმარისი არ არის ამისთვის. ორი არხია საჭირო - ერთი კლასიკური, მეორე კვანტური. როგორც კვანტური ინფორმაციის მატარებელს გვაქვს მსუბუქი კვანტები.

ჯერ ვატარებთ სინათლეს B ატომში. ხდება ჩახლართული პროცესი, რის შედეგადაც მყარდება კავშირი შუქსა და ატომის სპინს შორის. როდესაც სინათლე A-ზე მოდის, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ორ წერტილს შორის შეიქმნა კვანტური საკომუნიკაციო არხი. სინათლე, რომელიც გადის A-ში, კითხულობს ინფორმაციას ატომიდან და ამის შემდეგ სინათლე იჭერს დეტექტორებს. სწორედ ეს მომენტი შეიძლება ჩაითვალოს კვანტური არხით ინფორმაციის გადაცემის მომენტად.

ახლა რჩება გაზომვის შედეგი კლასიკური არხით B-ზე გადატანა, რათა ამ მონაცემების საფუძველზე განხორციელდეს გარკვეული გარდაქმნები ატომის სპინზე (მაგალითად, შეიცვალა მაგნიტური ველი). შედეგად, B წერტილში ატომი იღებს A ატომის სპინის მდგომარეობას. ტელეპორტაცია დასრულებულია.

თუმცა, სინამდვილეში, კვანტურ არხში მოძრავი ფოტონები იკარგება (მაგალითად, თუ ეს არხი ჩვეულებრივი ოპტიკური ბოჭკოა). მთავარი განსხვავება ალბათურ და დეტერმინისტულ ტელეპორტაციას შორის მდგომარეობს სწორედ ამ დანაკარგებისადმი დამოკიდებულებაში. ალბათობას არ აინტერესებს რამდენი დაიკარგება იქ - თუ მილიონი ფოტონიდან ერთმა მაინც მიაღწია, მაშინ კარგია. ამ თვალსაზრისით, რა თქმა უნდა, უფრო შესაფერისია ფოტონების დიდ დისტანციებზე გაგზავნისთვის ( ამჟამად რეკორდი 143 კილომეტრია - დაახლ. "Tapes.ru"). დეტერმინისტულ ტელეპორტაციას, მეორე მხრივ, უარესი დამოკიდებულება აქვს დანაკარგებთან - ზოგადად, რაც უფრო მაღალია დანაკარგები, მით უფრო უარესია ტელეპორტაციის ხარისხი, ანუ მავთულის მიმღებ ბოლოში მიიღება არც თუ ისე ორიგინალური კვანტური მდგომარეობა - მაგრამ ის მუშაობს ყოველ ჯერზე, პირდაპირ რომ ვთქვათ, დააჭირეთ ღილაკს.

სინათლისა და ატომების ჩახლართული მდგომარეობა არსებითად მათი სპინების ჩახლართული მდგომარეობაა. თუ, ვთქვათ, ატომისა და ფოტონის სპინები ჩახლართულია, მაშინ მათი პარამეტრების გაზომვები, როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, კორელაციაშია. ეს ნიშნავს, რომ, მაგალითად, თუ ფოტონის სპინის გაზომვამ აჩვენა, რომ ის მიმართულია ზემოთ, მაშინ ატომის სპინი მიმართული იქნება ქვემოთ; თუ ფოტონის სპინი მარჯვნივ აღმოჩნდა მიმართული, მაშინ ატომის სპინი მიმართული იქნება მარცხნივ და ა.შ. ხრიკი იმაშია, რომ გაზომვამდე არც ფოტონს და არც ატომს არ აქვთ სპინის გარკვეული მიმართულება. როგორ ხდება, რომ ამის მიუხედავად, ისინი დაკავშირებულია? სწორედ აქ უნდა დაიწყოს „თავის ტრიალი კვანტური მექანიკიდან“, როგორც ნილს ბორმა თქვა.

ევგენი პოლზიკი

და რით განსხვავდებიან ისინი მოცულობით?

ალბათური, როგორც ვთქვი, შესაფერისია მონაცემთა გადაცემისთვის დიდ დისტანციებზე. ვთქვათ, თუ მომავალში გვინდა კვანტური ინტერნეტის აშენება, მაშინ ზუსტად ასეთი ტიპის ტელეპორტაცია დაგვჭირდება. რაც შეეხება დეტერმინისტულს, ის შეიძლება სასარგებლო იყოს ზოგიერთი პროცესის ტელეპორტირებისთვის.

აქ დაუყოვნებლივ უნდა განვმარტოთ: ახლა არ არსებობს ასეთი მკაფიო საზღვარი ტელეპორტაციის ამ ორ ტიპს შორის. მაგალითად, რუსულ კვანტურ ცენტრში (და არა მხოლოდ მასში) ვითარდება კვანტური კომუნიკაციების „ჰიბრიდული“ სისტემები, სადაც გამოიყენება ნაწილობრივ ალბათური და ნაწილობრივ დეტერმინისტული მიდგომები.

ჩვენს მუშაობაში პროცესის ტელეპორტაცია, მოგეხსენებათ, სტრობოსკოპული იყო - უწყვეტ ტელეპორტაციაზე ჯერ არ არის საუბარი.

ანუ ეს დისკრეტული პროცესია?

დიახ. სინამდვილეში, სახელმწიფო ტელეპორტაცია, რა თქმა უნდა, მხოლოდ ერთხელ შეიძლება მოხდეს. ერთ-ერთი რამ, რასაც კვანტური მექანიკა კრძალავს, არის სახელმწიფოების კლონირება. ანუ, თუ რაიმეს ტელეპორტირება მოახდინე, მაშინ გაანადგურე.

გვითხარით, რა მიაღწია თქვენს ჯგუფს.

ჩვენ გვქონდა ცეზიუმის ატომების ანსამბლი და ჩვენ ტელეპორტირებას ვახდენდით სისტემის კოლექტიური სპინის შესახებ. ჩვენი გაზი ლაზერის და მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ იყო, ამიტომ ატომების სპინები დაახლოებით ერთნაირად იყო ორიენტირებული. მოუმზადებელ მკითხველს შეუძლია ასე წარმოიდგინოს – ჩვენი გუნდი დიდი მაგნიტური ნემსია.

ისარს აქვს მიმართულების განუსაზღვრელობა (ეს ნიშნავს, რომ ტრიალები ორიენტირებულია "დაახლოებით" ერთნაირად), იგივე ჰაიზენბერგი. შეუძლებელია ამ გაურკვევლობის მიმართულების ზუსტად გაზომვა, მაგრამ პოზიციის ტელეპორტირება სავსებით შესაძლებელია. ამ გაურკვევლობის სიდიდე არის ერთი ატომების რაოდენობის კვადრატულ ფესვზე.

აქ მნიშვნელოვანია დიგრესიის გაკეთება. ჩემი საყვარელი სისტემა არის ატომების გაზი ოთახის ტემპერატურაზე. ამ სისტემის პრობლემა ასეთია: ოთახის ტემპერატურაზე კვანტური მდგომარეობები სწრაფად იშლება. თუმცა, ჩვენს შემთხვევაში, ეს სპინ-მდგომარეობები ძალიან დიდხანს ცოცხლობენ. და ეს მიღწეული იქნა პეტერბურგის მეცნიერებთან თანამშრომლობის წყალობით.

მათ შეიმუშავეს საფარები, რომლებსაც მეცნიერულად უწოდებენ ალკენის საფარებს. სინამდვილეში, ეს რაღაც ძალიან ჰგავს პარაფინს. თუ ასეთ საფარს შუშის უჯრედის შიგნიდან გაზით შეასხურებთ, მაშინ გაზის მოლეკულები დაფრინავენ (წამში 200 მეტრი სიჩქარით) და ეჯახებიან კედლებს, მაგრამ მათ ბრუნვას არაფერი ემართება. მათ შეუძლიათ გაუძლონ დაახლოებით მილიონ შეჯახებას. მე მაქვს ამ პროცესის ვიზუალური წარმოდგენა: საფარი ვაზის მთელ ტყეს ჰგავს, ძალიან დიდი და იმისთვის, რომ ზურგი გაგიფუჭო, შენი სპინი ვინმეს უნდა გადასცე. და იქ ეს ყველაფერი იმდენად დიდი და დაკავშირებულია, რომ არავის გადასცემენ, ასე რომ, ის მიდის იქ, იშლება და უკან მიფრინავს და არაფერი ხდება მას. ამ საფარით მუშაობა 10 წლის წინ დავიწყეთ. ახლა ისინი გაუმჯობესდა და დაამტკიცა, რომ შესაძლებელია მათთან მუშაობა კვანტურ ველში.

ასე რომ, დავუბრუნდეთ ჩვენს ცეზიუმის ატომებს. ისინი ოთახის ტემპერატურაზე იყვნენ (ეს ასევე კარგია, რადგან ალკენის საფარი არ უძლებს მაღალ ტემპერატურას და გაზის მისაღებად, ჩვეულებრივ, რაღაცის აორთქლებაა საჭირო, ანუ გაცხელება).

თქვენ ტელეპორტირებული გაქვთ სპინი ნახევარი მეტრით. არის თუ არა ასეთი მცირე მანძილი ფუნდამენტური შეზღუდვა?

Რათქმაუნდა არა. როგორც ვთქვი, დეტერმინისტული ტელეპორტაცია არ განიცდის ზარალს, ამიტომ ჩვენმა ლაზერულმა პულსებმა გაიარა ღია სივრცეში - თუ მათ ისევ ბოჭკოში გადავიყვანთ, უცვლელად იქნება რაიმე სახის დანაკარგი. ზოგადად რომ ვთქვათ, თუ იქ ფუტურიზმით ხართ დაკავებული, მაშინ სავსებით შესაძლებელია თანამგზავრზე სროლა იმავე სხივით, რომელიც სიგნალს სწორ ადგილას გადასცემს.

თქვენ თქვით, რომ გაქვთ გეგმები უწყვეტი ტელეპორტაციისთვის?

დიახ. მხოლოდ აქ უნდა გავიგოთ უწყვეტობა რამდენიმე მნიშვნელობით. ერთის მხრივ, ჩვენ გვაქვს 10 12 ატომი სამუშაოში, ამიტომ კოლექტიური სპინის მიმართულების დისკრეტულობა იმდენად მცირეა, რომ შესაძლებელია სპინის აღწერა უწყვეტი ცვლადებით. ამ თვალსაზრისით, ჩვენი ტელეპორტაცია უწყვეტი იყო.

მეორე მხრივ, თუ პროცესი დროში იცვლება, მაშინ შეიძლება ვისაუბროთ მის უწყვეტობაზე დროში. ასე რომ, შემიძლია გავაკეთო შემდეგი. ამ პროცესს აქვს, ვთქვათ, გარკვეული დროის მუდმივი - ვთქვათ, ეს ხდება მილიწამებში და ასე ავიღე და გავტეხე მიკროწამებში და "ბუმი" ტელეპორტირებულია პირველი მიკროწამის შემდეგ; შემდეგ თქვენ უნდა დაუბრუნდეთ საწყის მდგომარეობას.

ყოველი ასეთი ტელეპორტაცია, რა თქმა უნდა, ანადგურებს ტელეპორტირებულ მდგომარეობას, თუმცა გარეგანი აგზნება, რომელსაც ეს პროცესი იწვევს, არ ეხება. მაშასადამე, არსებითად, ჩვენ ვახორციელებთ გარკვეული ინტეგრალის ტელეპორტირებას. ჩვენ შეგვიძლია „გავაფართოოთ“ ეს ინტეგრალი და ვისწავლოთ რაიმე გარეგანი აგზნების შესახებ. თეორიული ნაშრომი, რომელშიც ეს ყველაფერი შემოთავაზებულია, ახლახან გამოჩნდა ფიზიკური მიმოხილვის წერილები.

სინამდვილეში, ასეთი ტელეპორტაცია წინ და უკან შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძალიან ღრმა ნივთებისთვის. მე რაღაც ხდება აქ და რაღაც ხდება აქ და ტელეპორტაციის არხის დახმარებით შემიძლია ურთიერთქმედების სიმულაცია - თითქოს ეს ორი სპინი, რომლებიც არასდროს ურთიერთობდნენ ერთმანეთთან, რეალურად ურთიერთობენ. ეს არის ასეთი კვანტური სიმულაცია.

და კვანტური სიმულაცია არის ის, რაზეც ახლა ყველა ხტება. მილიონობით ციფრის ფაქტორების ნაცვლად, შეგიძლიათ უბრალოდ სიმულაცია გააკეთოთ. გავიხსენოთ იგივე D ტალღა.

შეიძლება თუ არა დეტერმინისტული ტელეპორტაციის გამოყენება კვანტურ კომპიუტერებში?

შეიძლება, მაგრამ მაშინ საჭირო იქნება კუბიტების ტელეპორტირება. აქ უკვე საჭირო იქნება ყველა სახის შეცდომის გამოსწორების ალგორითმი. და ისინი ახლახან იწყებენ განვითარებას.

კალგარის უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტის პროფესორი (კანადა), კანადის უმაღლესი კვლევების ინსტიტუტის წევრი ალექსანდრე ლვოვსკი ცდილობდა მარტივი სიტყვებით ეთქვა კვანტური ტელეპორტაციისა და კვანტური კრიპტოგრაფიის პრინციპების შესახებ.

ციხის გასაღები

კრიპტოგრაფია არის დაუცველ არხზე უსაფრთხო კომუნიკაციის ხელოვნება. ანუ, თქვენ გაქვთ გარკვეული სტრიქონი, რომლის მოსმენაც შესაძლებელია და მასზე უნდა გააგზავნოთ საიდუმლო შეტყობინება, რომელსაც სხვა ვერავინ წაიკითხავს.

წარმოიდგინეთ, რომ, ვთქვათ, თუ ალისს და ბობს აქვთ ეგრეთ წოდებული საიდუმლო გასაღები, კერძოდ, ნულების და ერთების საიდუმლო თანმიმდევრობა, რომელიც სხვას არავის აქვს, მათ შეუძლიათ დაშიფრონ შეტყობინება ამ გასაღების გამოყენებით ექსკლუზიური OR ოპერაციის გამოყენებით ისე, რომ ნული ემთხვევა. ნულით და ერთი ერთით. ასეთი დაშიფრული შეტყობინების გადაცემა უკვე შესაძლებელია ღია არხით. თუ ვინმემ ჩაჭრა, არა უშავს, რადგან ვერავინ წაიკითხავს, ​​გარდა ბობისა, რომელსაც აქვს საიდუმლო გასაღების ასლი.

ნებისმიერ კრიპტოგრაფიაში, ნებისმიერ კომუნიკაციაში, ყველაზე ძვირადღირებული რესურსი არის ნულების და ერთების შემთხვევითი თანმიმდევრობა, რომელსაც ფლობს მხოლოდ ორი კომუნიკაცია. მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში, საჯარო გასაღების კრიპტოგრაფია გამოიყენება. ვთქვათ, თქვენ ყიდულობთ რაიმეს საკრედიტო ბარათით ონლაინ მაღაზიაში უსაფრთხო HTTPS პროტოკოლის გამოყენებით. მისი თქმით, თქვენი კომპიუტერი ესაუბრება ზოგიერთ სერვერს, რომელთანაც მას აქამდე არასდროს ჰქონია კომუნიკაცია და მას არ ჰქონდა ამ სერვერთან საიდუმლო გასაღების გაცვლის შესაძლებლობა.

ამ დიალოგის საიდუმლო მოცემულია რთული მათემატიკური ამოცანის ამოხსნით, კერძოდ, პირველ ფაქტორებად დაშლით. ორი მარტივი რიცხვის გამრავლება ადვილია, მაგრამ თუ უკვე დავალებულია მათი ნამრავლის პოვნა, ორი ფაქტორის პოვნა, მაშინ რთულია. თუ რიცხვი საკმარისად დიდია, მას დასჭირდება მრავალი წლის გამოთვლები ჩვეულებრივი კომპიუტერიდან.

თუმცა თუ ეს კომპიუტერი არა ჩვეულებრივი, არამედ კვანტურია, ასეთ პრობლემას ადვილად მოაგვარებს. როდესაც ის საბოლოოდ გამოიგონეს, ზემოთ გამოყენებული ფართოდ გამოყენებული მეთოდი უსარგებლო აღმოჩნდება, რაც საზოგადოებისთვის დამღუპველი იქნება.

თუ გახსოვთ, ჰარი პოტერის პირველ წიგნში მთავარ გმირს ფილოსოფიური ქვასთან მისასვლელად დაცვა მოუწია. აქაც არის რაღაც მსგავსი: ვისაც დაცვა დაუწესა, მისი გავლა ადვილი იქნება. ჰარის ძალიან გაუჭირდა, მაგრამ საბოლოოდ მაინც დაძლია.

ეს მაგალითი ძალიან კარგად ასახავს საჯარო გასაღების კრიპტოგრაფიას. ვინც მას არ იცნობს, პრინციპში შეუძლია შეტყობინებების გაშიფვრა, მაგრამ ეს მისთვის ძალიან რთული იქნება და ამას პოტენციურად მრავალი წელი დასჭირდება. საჯარო გასაღების კრიპტოგრაფია არ იძლევა აბსოლუტურ უსაფრთხოებას.

კვანტური კრიპტოგრაფია

ეს ყველაფერი ხსნის კვანტური კრიპტოგრაფიის საჭიროებას. ის გვაძლევს საუკეთესოს ორივე სამყაროდან. არსებობს ერთჯერადი ბალიშის მეთოდი, საიმედო, მაგრამ, მეორე მხრივ, მოითხოვს "ძვირადღირებულ" საიდუმლო გასაღებს. იმისათვის, რომ ალისმა დაუკავშირდეს ბობს, მან უნდა გაუგზავნოს მას კურიერი დისკებით სავსე ჩემოდანით, რომლებშიც ასეთი გასაღებებია. ის თანდათან მოიხმარს მათ, რადგან თითოეული მათგანის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ერთხელ. მეორე მხრივ, გვაქვს საჯარო გასაღების მეთოდი, რომელიც არის „იაფი“, მაგრამ არ უზრუნველყოფს აბსოლუტურ უსაფრთხოებას.

კვანტური კრიპტოგრაფია, ერთი მხრივ, არის „იაფი“, ის იძლევა გასაღების უსაფრთხო გადაცემას არხზე, რომლის გატეხვაც შესაძლებელია, ხოლო მეორეს მხრივ, ის უზრუნველყოფს საიდუმლოებას ფიზიკის ფუნდამენტური კანონების გამო. მისი მნიშვნელობა არის ინფორმაციის კოდირება ცალკეული ფოტონების კვანტურ მდგომარეობაში.

კვანტური ფიზიკის პოსტულატების შესაბამისად, კვანტური მდგომარეობა იმ მომენტში, როდესაც მისი გაზომვის მცდელობა ხდება, განადგურებულია და იცვლება. ამრიგად, თუ ალისა და ბობს შორის არის ვიღაც ჯაშუში, რომელიც ცდილობს მოსმენას ან თვალს, ის აუცილებლად შეცვლის ფოტონების მდგომარეობას, კომუნიკაბელურები შეამჩნევენ, რომ ხაზს უსმენენ, შეწყვეტენ კომუნიკაციას და იმოქმედებენ.

ბევრი სხვა კვანტური ტექნოლოგიებისგან განსხვავებით, კვანტური კრიპტოგრაფია არის კომერციული და არა სამეცნიერო ფანტასტიკა. უკვე არსებობენ კომპანიები, რომლებიც აწარმოებენ სერვერებს, რომლებიც დაკავშირებულია ჩვეულებრივი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ხაზით, რომლის მეშვეობითაც შეგიძლიათ უსაფრთხოდ დაუკავშირდეთ.

როგორ მუშაობს პოლარიზებული სხივის გამყოფი

სინათლე არის განივი ელექტრომაგნიტური ტალღა, რომელიც ირხევა არა გასწვრივ, არამედ გასწვრივ. ამ თვისებას პოლარიზაცია ეწოდება და ის არის ცალკეულ ფოტონებშიც კი. მათი გამოყენება შესაძლებელია ინფორმაციის კოდირებისთვის. მაგალითად, ჰორიზონტალური ფოტონი არის ნული, ხოლო ვერტიკალური ფოტონი არის ერთი (იგივე ეხება ფოტონებს, რომლებსაც პოლარიზაცია აქვთ პლუს 45 გრადუსი და მინუს 45 გრადუსი).

ალისამ ინფორმაცია დაშიფრა ამ გზით და ბობმა უნდა მიიღოს იგი. ამისთვის გამოიყენება სპეციალური მოწყობილობა - პოლარიზებული სხივის გამყოფი, კუბი, რომელიც შედგება ერთმანეთთან შეკრული ორი პრიზმისგან. ის გადასცემს ჰორიზონტალურად პოლარიზებულ ნაკადს და ასახავს ვერტიკალურად პოლარიზებულ ნაკადს, რის გამოც ხდება ინფორმაციის გაშიფვრა. თუ ჰორიზონტალური ფოტონი არის ნულოვანი და ვერტიკალური ფოტონი ერთი, მაშინ ერთი დეტექტორი დააწკაპუნებს ლოგიკური ნულის შემთხვევაში, ხოლო მეორე - ერთის შემთხვევაში.

მაგრამ რა მოხდება, თუ დიაგონალურ ფოტონს გავგზავნით? შემდეგ ცნობილი კვანტური უბედური შემთხვევა იწყებს როლის შესრულებას. შეუძლებელია იმის თქმა, გაივლის თუ აირეკლება ასეთი ფოტონი - ის გააკეთებს ან ერთს ან მეორეს 50 პროცენტიანი ალბათობით. მისი ქცევის პროგნოზირება პრინციპში შეუძლებელია. უფრო მეტიც, ეს ქონება ეფუძნება კომერციულ შემთხვევითი რიცხვების გენერატორებს.

რა უნდა გავაკეთოთ, თუ დავალება გვაქვს განვასხვავოთ პოლარიზაცია პლუს 45 გრადუსი და მინუს 45 გრადუსი? აუცილებელია სხივის გამყოფის როტაცია სხივის ღერძის გარშემო. მაშინ კვანტური შემთხვევითობის კანონი იმოქმედებს ჰორიზონტალური და ვერტიკალური პოლარიზაციის მქონე ფოტონებისთვის. ეს ქონება ფუნდამენტურია. ჩვენ ვერ ვიკითხავთ, რა პოლარიზაცია აქვს ამ ფოტონს.

კვანტური კრიპტოგრაფიის პრინციპი

რა არის იდეა კვანტური კრიპტოგრაფიის უკან? დავუშვათ, ალისა აგზავნის ფოტონს ბობს, რომელსაც ის შიფრავს ჰორიზონტალურად-ვერტიკალურად ან დიაგონალზე. ბობი ასევე აბრუნებს მონეტას და შემთხვევით წყვეტს, მისი საფუძველი ჰორიზონტალური ვერტიკალური იქნება თუ დიაგონალური. თუ მათი კოდირების მეთოდები ემთხვევა, ბობი მიიღებს ალისის მიერ გამოგზავნილ მონაცემებს, თუ არა, მაშინ რაღაც სისულელეს. ისინი ახორციელებენ ამ ოპერაციას ათასობითჯერ, შემდეგ კი "უძახებენ" ღია არხზე და ეუბნებიან ერთმანეთს, რა საფუძველზე გააკეთეს გადაცემა - შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ეს ინფორმაცია ახლა ყველასთვის ხელმისაწვდომია. შემდეგი, ბობი და ალისა შეძლებენ გაანადგურონ მოვლენები, რომლებშიც ბაზები განსხვავებული იყო და დატოვონ ის, სადაც ისინი ერთნაირი იყო (დაახლოებით ნახევარი იქნება).

დავუშვათ, რომელიღაც ჯაშუში შევიდა ხაზში, რომელსაც სურს შეტყობინებების მოსმენა, მაგრამ მას ასევე სჭირდება ინფორმაციის გაზომვა გარკვეული საფუძველზე. წარმოიდგინეთ, რომ ალისსა და ბობს აქვთ იგივე, მაგრამ ჯაშუშს არა. იმ სიტუაციაში, როდესაც მონაცემები გაიგზავნა ჰორიზონტალურ-ვერტიკალურ საფუძველზე და მომსმენმა გაზომა გადაცემა დიაგონალზე, ის მიიღებს შემთხვევით მნიშვნელობას და გადასცემს რამდენიმე თვითნებურ ფოტონს ბობს, რადგან მან არ იცის რა უნდა იყოს. ამრიგად, მისი ჩარევა შესამჩნევი იქნება.

კვანტურ კრიპტოგრაფიაში ყველაზე დიდი პრობლემა დანაკარგია. საუკეთესო და თანამედროვე ბოჭკოვანიც კი იძლევა 50 პროცენტიან ზარალს ყოველ 10-12 კილომეტრზე კაბელზე. ვთქვათ, გავაგზავნით ჩვენს საიდუმლო გასაღებს მოსკოვიდან პეტერბურგში - 750 კილომეტრზე და მილიარდი მილიარდი ფოტონიდან მხოლოდ ერთი მიაღწევს მიზანს. ეს ყველაფერი ტექნოლოგიას სრულიად არაპრაქტიკულს ხდის. სწორედ ამიტომ, თანამედროვე კვანტური კრიპტოგრაფია მუშაობს მხოლოდ დაახლოებით 100 კილომეტრის მანძილზე. თეორიულად ცნობილია, თუ როგორ უნდა მოგვარდეს ეს პრობლემა - კვანტური გამეორებების დახმარებით, მაგრამ მათი განხორციელება მოითხოვს კვანტურ ტელეპორტაციას.

კვანტური ჩახლართულობა

კვანტური ჩახლართულობის მეცნიერული განმარტება არის სუპერპოზიციის დელოკალიზებული მდგომარეობა. რთულად ჟღერს, მაგრამ მარტივი მაგალითის მოყვანა შეიძლება. დავუშვათ, გვაქვს ორი ფოტონი: ჰორიზონტალური და ვერტიკალური, რომელთა კვანტური მდგომარეობები ურთიერთდამოკიდებულია. ერთ მათგანს ვუგზავნით ალისს, მეორეს კი ბობს, რომელიც ზომებს აკეთებს პოლარიზებული სხივის გამყოფზე.

როდესაც ეს გაზომვები ხდება ჩვეულ ჰორიზონტალურ-ვერტიკალურ საფუძველზე, ცხადია, რომ შედეგი იქნება კორელირებული. თუ ალისამ შენიშნა ჰორიზონტალური ფოტონი, მაშინ მეორე, რა თქმა უნდა, ვერტიკალური იქნება და პირიქით. ამის წარმოდგენა უფრო მარტივად შეიძლება: გვაქვს ლურჯი და წითელი ბურთულები, თითოეულ მათგანს ვუყურებთ კონვერტში და ვუგზავნით ორ მიმღებს - თუ ერთი მიიღებს წითელს, მეორე აუცილებლად მიიღებს ლურჯს.

მაგრამ კვანტური ჩახლართულის შემთხვევაში საქმე ამით არ შემოიფარგლება. ეს კორელაცია ხდება არა მხოლოდ ჰორიზონტალურ-ვერტიკალურ საფუძველში, არამედ ნებისმიერ სხვაზე. მაგალითად, თუ ალისა და ბობი ერთდროულად ატრიალებენ თავიანთ სხივების გამყოფებს 45 გრადუსით, მათ კვლავ ექნებათ სრულყოფილი მატჩი.

ეს ძალიან უცნაური კვანტური ფენომენია. ვთქვათ, ალისამ როგორღაც მოაბრუნა თავისი სხივის გამყოფი და აღმოაჩინა α პოლარიზაციის მქონე ფოტონი, რომელიც გადიოდა მასში. თუ ბობი გაზომავს თავის ფოტონს იმავე საფუძველზე, ის აღმოაჩენს პოლარიზაციას 90 გრადუსი +α.

ასე რომ, დასაწყისში გვაქვს ჩახლართული მდგომარეობა: ალისის ფოტონი სრულიად განუსაზღვრელია და ბობის ფოტონი სრულიად განუსაზღვრელი. როდესაც ალისამ გაზომა თავისი ფოტონი, იპოვა გარკვეული მნიშვნელობა, ახლა ჩვენ ზუსტად ვიცით რომელი ფოტონი აქვს ბობს, რაც არ უნდა შორს იყოს იგი. ეს ეფექტი არაერთხელ დადასტურდა ექსპერიმენტებით, ეს არ არის ფანტაზია.

დავუშვათ, ალისას აქვს გარკვეული ფოტონი α პოლარიზაციის მქონე, რომელიც მან ჯერ არ იცის, ანუ გაურკვეველ მდგომარეობაშია. მას და ბობს შორის პირდაპირი არხი არ არსებობს. არხი რომ ყოფილიყო, მაშინ ალისა შეძლებდა ფოტონის მდგომარეობის დარეგისტრირებას და ამ ინფორმაციის ბობს გადაცემას. მაგრამ შეუძლებელია კვანტური მდგომარეობის ცოდნა ერთი გაზომვით, ამიტომ ეს მეთოდი არ არის შესაფერისი. თუმცა, ალისსა და ბობს შორის არის წინასწარ მომზადებული ჩახლართული ფოტონების წყვილი. ამის გამო შესაძლებელია ბობის ფოტონს აიძულოს ალისის ფოტონის საწყისი მდგომარეობა, რომელიც მოგვიანებით პირობითი სატელეფონო ხაზით „დარეკეს“.

აი, ამ ყველაფრის კლასიკური (თუმცა ძალიან შორეული ანალოგი). ალისა და ბობი იღებენ წითელ ან ლურჯ ბუშტს კონვერტში. ალისს სურს გაუგზავნოს ბობს ინფორმაცია იმის შესახებ, რაც აქვს. ამისათვის მას სჭირდება, რომ "დაურეკა" ბობს, შეადაროს ბურთები და უთხრას "მე იგივე მაქვს" ან "ჩვენ განსხვავებული გვაქვს". თუ ვინმე უსმენს ამ ხაზს, ეს არ დაეხმარება მას მისი ფერის ამოცნობაში.

ამრიგად, მოვლენების შედეგის ოთხი ვარიანტი არსებობს (პირობითად, მიმღებებს აქვთ ლურჯი ბუშტები, წითელი ბუშტები, წითელი და ლურჯი, ან ლურჯი და წითელი). ისინი საინტერესოა, რადგან ისინი ქმნიან საფუძველს. თუ ჩვენ გვაქვს ორი ფოტონი უცნობი პოლარიზაციის მქონე, მაშინ შეგვიძლია „დავსვათ მათ შეკითხვა“ ამ მდგომარეობიდან რომელ მდგომარეობაში არიან ისინი და მივიღოთ პასუხი. მაგრამ თუ ერთ-ერთი მათგანი მაინც ჩახლართულია სხვა ფოტონთან, მაშინ მოხდება დისტანციური მომზადების ეფექტი და მესამე, დისტანციური ფოტონი „მოემზადება“ გარკვეულ მდგომარეობაში. სწორედ ამას ეფუძნება კვანტური ტელეპორტაცია.

როგორ მუშაობს ეს ყველაფერი? ჩვენ გვაქვს ჩახლართული მდგომარეობა და ფოტონი, რომლის ტელეპორტირებაც გვინდა. ალისამ უნდა გაზომოს ორიგინალური ტელეპორტირებული ფოტონი და ჰკითხოს, რა მდგომარეობაშია მეორე. შემთხვევით, ის იღებს ოთხ შესაძლო პასუხს. დისტანციური მომზადების ეფექტის შედეგად ირკვევა, რომ ამ გაზომვის შემდეგ, შედეგიდან გამომდინარე, ბობის ფოტონი გადავიდა გარკვეულ მდგომარეობაში. მანამდე ის იყო ჩახლართული ალისის ფოტონთან, განუსაზღვრელ მდგომარეობაში მყოფი.

ალისა ეუბნება ბობს ტელეფონით, რა იყო მისი გაზომვა. თუ მისი შედეგი, ვთქვათ, აღმოჩნდა ψ-, მაშინ ბობმა იცის, რომ მისი ფოტონი ავტომატურად გარდაიქმნება ამ მდგომარეობაში. თუ ალისამ აღნიშნა, რომ მისმა გაზომვამ შედეგი გამოიღო ψ+, მაშინ ბობის ფოტონი მიიღო -α პოლარიზაცია. ტელეპორტაციის ექსპერიმენტის დასასრულს ბობს აქვს ალისის ორიგინალური ფოტონის ასლი და მისი ფოტონი და ინფორმაცია მის შესახებ განადგურებულია პროცესში.

ტელეპორტაციის ტექნოლოგია

ახლა ჩვენ შევძლებთ ფოტონებისა და ატომების ზოგიერთი მდგომარეობის პოლარიზაციის ტელეპორტირებას. მაგრამ როდესაც ისინი წერენ, ამბობენ, მეცნიერებმა ისწავლეს ატომების ტელეპორტირება - ეს არის მოტყუება, რადგან ატომებს აქვთ ბევრი კვანტური მდგომარეობა, უსასრულო ნაკრები. საუკეთესო შემთხვევაში, ჩვენ გავარკვიეთ, როგორ გადაგვეტანა რამდენიმე მათგანი.

ჩემი საყვარელი კითხვაა როდის მოხდება ადამიანის ტელეპორტაცია? პასუხი არასოდეს არის. ვთქვათ, გვყავს კაპიტანი პიკარდი Star Trek სერიიდან, რომელსაც პლანეტის ზედაპირზე ტელეპორტირება სჭირდება გემიდან. ამისათვის, როგორც უკვე ვიცით, უნდა გავაკეთოთ კიდევ რამდენიმე იგივე პიკარდი, მივიყვანოთ ისინი დაბნეულ მდგომარეობაში, რომელიც მოიცავს მის ყველა შესაძლო მდგომარეობას (ფხიზელი, მთვრალი, ძილი, მოწევა - აბსოლუტურად ყველაფერი) და გავზომოთ ორივე. გასაგებია, რამდენად რთული და არარეალურია ეს.

კვანტური ტელეპორტაცია საინტერესო, მაგრამ ლაბორატორიული ფენომენია. რამ არ მოვა ცოცხალი არსებების ტელეპორტაციამდე (ყოველ შემთხვევაში, უახლოეს მომავალში). თუმცა, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას პრაქტიკაში, რათა შეიქმნას კვანტური გამეორებები ინფორმაციის გადასაცემად დიდ დისტანციებზე.