კვანტური ჩახლართულობა

კვანტური ჩახლართულობა (ჩახლართვა) (ინგლ. Entanglement) - კვანტური მექანიკური ფენომენი, რომელშიც ორი ან მეტი ობიექტის კვანტური მდგომარეობა უნდა იყოს აღწერილი ერთმანეთთან მიმართებაში, მაშინაც კი, თუ ცალკეული ობიექტები ერთმანეთისგან განცალკევებულია სივრცეში. შედეგად, წარმოიქმნება კორელაციები ობიექტების დაკვირვებულ ფიზიკურ თვისებებს შორის. მაგალითად, შესაძლებელია მოამზადოთ ორი ნაწილაკი ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობაში ისე, რომ როდესაც ერთი ნაწილაკი შეინიშნება ზევით მიმართული სპინის მდგომარეობაში, მეორის სპინი აღმოჩნდეს მიმართული ქვევით და პირიქით, ეს იმისდა მიუხედავად, რომ კვანტური მექანიკის მიხედვით, პროგნოზირებულია, რომ ის მიმართულებები, რომლებიც რეალურად მიიღება ყოველ ჯერზე, შეუძლებელია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორც ჩანს, ერთ სისტემაზე ჩატარებული გაზომვები მყისიერად მოქმედებს მასში ჩახლართულ სისტემაზე. თუმცა, ის, რაც იგულისხმება ინფორმაციაში კლასიკური გაგებით, მაინც ვერ გადაიცემა ჩახლართული გზით უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარით.
ადრე ორიგინალური ტერმინი „ჩახლართვა“ ითარგმნებოდა საპირისპირო მნიშვნელობით - როგორც ჩახლართულობა, მაგრამ სიტყვის მნიშვნელობა არის კავშირის შენარჩუნება კვანტური ნაწილაკების რთული ბიოგრაფიის შემდეგაც კი. ასე რომ, ფიზიკური სისტემის ხვეულში ორ ნაწილაკს შორის კავშირის არსებობისას, ერთი ნაწილაკის „გაყვანით“ შესაძლებელი იყო მეორის დადგენა.

კვანტური ჩახლართულობა არის მომავალი ტექნოლოგიების საფუძველი, როგორიცაა კვანტური კომპიუტერი და კვანტური კრიპტოგრაფია, და ის ასევე გამოიყენებოდა კვანტურ ტელეპორტაციის ექსპერიმენტებში. თეორიული და ფილოსოფიური თვალსაზრისით, ეს ფენომენი კვანტური თეორიის ერთ-ერთი ყველაზე რევოლუციური თვისებაა, რადგან ჩანს, რომ კვანტური მექანიკის მიერ ნაწინასწარმეტყველები კორელაციები სრულიად შეუთავსებელია რეალური სამყაროს ერთი შეხედვით აშკარა ლოკალიზაციის ცნებებთან, რომელშიც ინფორმაციაა. სისტემის მდგომარეობის შესახებ შეიძლება გადაეცეს მხოლოდ მისი უშუალო გარემოს მეშვეობით. განსხვავებული შეხედულებები იმის შესახებ, თუ რა ხდება სინამდვილეში კვანტური მექანიკური ჩახლართულობის პროცესში, იწვევს კვანტური მექანიკის განსხვავებულ ინტერპრეტაციას.

ფონი

1935 წელს აინშტაინმა, პოდოლსკიმ და როზენმა ჩამოაყალიბეს ცნობილი აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის პარადოქსი, რომელმაც აჩვენა, რომ კვანტური მექანიკა ხდება არალოკალური თეორია კავშირის გამო. ჩვენ ვიცით, როგორ დასცინოდა აინშტაინი კავშირს და უწოდებდა მას „შორის კოშმარულ მოქმედებას“. ბუნებრივია, არალოკალურმა კავშირმა უარყო TO-ს პოსტულატი სინათლის შეზღუდვის სიჩქარის შესახებ (სიგნალის გადაცემა).

მეორეს მხრივ, კვანტური მექანიკა შესანიშნავად ახერხებს ექსპერიმენტული შედეგების პროგნოზირებას და, ფაქტობრივად, ძლიერი კორელაციებიც კი დაფიქსირდა ჩახლართულობის ფენომენის გამო. არსებობს გზა, რომელიც, როგორც ჩანს, წარმატებულია კვანტური ჩახლართულობის ახსნაში, „ფარული ცვლადის თეორიის“ მიდგომა, რომელშიც გარკვეული, მაგრამ უცნობი მიკროსკოპული პარამეტრები პასუხისმგებელია კორელაციაზე. თუმცა, 1964 წელს, ჯ. . შემდგომი ექსპერიმენტების შედეგებმა უზრუნველყო კვანტური მექანიკის განსაცვიფრებელი დადასტურება. ზოგიერთი შემოწმება აჩვენებს, რომ ამ ექსპერიმენტებში არის მთელი რიგი შეფერხებები, მაგრამ ზოგადად მიღებულია, რომ ისინი არ არის მნიშვნელოვანი.

დაკავშირება საინტერესოდ არის დაკავშირებული ფარდობითობის პრინციპთან, რომელიც აცხადებს, რომ ინფორმაცია არ შეიძლება გადაადგილდეს ადგილიდან ადგილზე უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარე. მიუხედავად იმისა, რომ ორი სისტემა შეიძლება განცალკევდეს დიდი მანძილით და მაინც იყოს ჩახლართული, მათი შეერთებით შეუძლებელია სასარგებლო ინფორმაციის გადაცემა, ამიტომ მიზეზობრიობა არ ირღვევა ჩახლართულობის გამო. ეს ხდება ორი მიზეზის გამო:
1. კვანტურ მექანიკაში გაზომვების შედეგები ფუნდამენტურად სავარაუდოა;
2. კვანტური მდგომარეობის კლონირების თეორემა კრძალავს ჩახლართული მდგომარეობების სტატისტიკურ შემოწმებას.

ნაწილაკების გავლენის მიზეზები

ჩვენს სამყაროში არსებობს რამდენიმე კვანტური ნაწილაკების სპეციალური მდგომარეობა - ჩახლართული მდგომარეობები, რომლებშიც შეინიშნება კვანტური კორელაციები (ზოგადად, კორელაცია არის ურთიერთობა მოვლენებს შორის შემთხვევითი დამთხვევების დონეზე). ამ კორელაციების აღმოჩენა შესაძლებელია ექსპერიმენტულად, რაც პირველად გაკეთდა ოცი წლის წინ და ახლა ჩვეულებრივ გამოიყენება სხვადასხვა ექსპერიმენტებში. კლასიკურ (ანუ არაკვანტურ) სამყაროში არსებობს ორი სახის კორელაცია – როცა ერთი მოვლენა მეორის მიზეზია, ან როცა ორივეს საერთო მიზეზი აქვს. კვანტურ თეორიაში ჩნდება კორელაციის მესამე ტიპი, რომელიც დაკავშირებულია რამდენიმე ნაწილაკების ჩახლართული მდგომარეობის არალოკალურ თვისებებთან. ამ მესამე ტიპის კორელაცია ძნელი წარმოსადგენია ნაცნობი საყოფაცხოვრებო ანალოგიების გამოყენებით. ან იქნებ ეს კვანტური კორელაციები რაიმე ახალი, აქამდე უცნობი ურთიერთქმედების შედეგია, რომლის გამოც ჩახლართული ნაწილაკები (და მხოლოდ ისინი!) გავლენას ახდენენ ერთმანეთზე?

დაუყოვნებლივ ღირს ხაზგასმით აღვნიშნოთ ასეთი ჰიპოთეტური ურთიერთქმედების "არანორმალურობა". კვანტური კორელაციები შეინიშნება მაშინაც კი, თუ დიდი მანძილით გამოყოფილი ორი ნაწილაკის აღმოჩენა ერთდროულად ხდება (ექსპერიმენტული შეცდომების ფარგლებში). ეს ნიშნავს, რომ თუ ასეთი ურთიერთქმედება მართლაც მოხდა, მაშინ ის უნდა გავრცელდეს ლაბორატორიულ საცნობარო სისტემაში უკიდურესად სწრაფად, სუპერნათური სიჩქარით. და აქედან აუცილებლად გამომდინარეობს, რომ სხვა საცნობარო ჩარჩოებში ეს ურთიერთქმედება ზოგადად იქნება მყისიერი და იმოქმედებს კიდეც მომავლიდან წარსულში (თუმცა მიზეზობრიობის პრინციპის დარღვევის გარეშე).

ექსპერიმენტის არსი

ექსპერიმენტის გეომეტრია. ჩახლართული ფოტონების წყვილი წარმოიქმნა ჟენევაში, შემდეგ ფოტონები გაიგზავნა იმავე სიგრძის ოპტიკურ ბოჭკოვანი კაბელების გასწვრივ (მონიშნული წითლად) ორ მიმღებზე (მონიშნული ასოებით APD), რომლებიც ერთმანეთისგან 18 კმ-ით იყო დაშორებული. სურათი Nature-ში მოცემული სტატიიდან

ექსპერიმენტის იდეა ასეთია: ჩვენ ვქმნით ორ ჩახლართულ ფოტონს და ვაგზავნით მათ ორ დეტექტორში რაც შეიძლება შორს (აღწერილ ექსპერიმენტში ორ დეტექტორს შორის მანძილი იყო 18 კმ). ამ შემთხვევაში ფოტონების ბილიკებს დეტექტორებამდე მაქსიმალურად იდენტურს ვაკეთებთ, რათა მათი აღმოჩენის მომენტები მაქსიმალურად ახლოს იყოს. ამ ნამუშევარში აღმოჩენის მომენტები დაემთხვა დაახლოებით 0,3 ნანოწამის სიზუსტეს. კვანტური კორელაციები კვლავ შეინიშნებოდა ამ პირობებში. ასე რომ, თუ ვივარაუდებთ, რომ ისინი "მუშაობენ" ზემოთ აღწერილი ურთიერთქმედების გამო, მაშინ მისი სიჩქარე ასი ათასჯერ უნდა აღემატებოდეს სინათლის სიჩქარეს.
ასეთი ექსპერიმენტი, ფაქტობრივად, მანამდე იმავე ჯგუფმა ჩაატარა. ამ სამუშაოს სიახლე მხოლოდ ის არის, რომ ექსპერიმენტი დიდხანს გაგრძელდა. კვანტური კორელაციები დაფიქსირდა განუწყვეტლივ და არ ქრებოდა დღის ნებისმიერ მონაკვეთში.
Რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი? თუ ჰიპოთეტური ურთიერთქმედება ხორციელდება რომელიმე საშუალების მიერ, მაშინ ამ მედიას ექნება გამორჩეული მითითების ჩარჩო. დედამიწის ბრუნვის გამო, ლაბორატორიული საცნობარო ჩარჩო მოძრაობს ამ საცნობარო ჩარჩოსთან შედარებით სხვადასხვა სიჩქარით. ეს ნიშნავს, რომ დროის ინტერვალი ორი ფოტონის გამოვლენის ორ მოვლენას შორის იქნება ამ საშუალოსთვის ყოველთვის განსხვავებული, დღის დროიდან გამომდინარე. კერძოდ, დადგება მომენტი, როდესაც ამ გარემოსთვის ეს ორი მოვლენა ერთდროული იქნება. (აქ, სხვათა შორის, ფარდობითობის თეორიიდან გამოყენებულია ის ფაქტი, რომ ორი ერთდროული მოვლენა იქნება ერთდროული ყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში, რომელიც მოძრაობს მათ დამაკავშირებელ ხაზზე პერპენდიკულურად).

თუ კვანტური კორელაციები განხორციელდება ზემოთ აღწერილი ჰიპოთეტური ურთიერთქმედების გამო და თუ ამ ურთიერთქმედების სიჩქარე სასრულია (თუმცა თვითნებურად დიდი), მაშინ ამ მომენტში კორელაციები გაქრება. ამიტომ, დღის განმავლობაში კორელაციების უწყვეტი დაკვირვება ამ შესაძლებლობას მთლიანად დახურავს. და ასეთი ექსპერიმენტის გამეორება წელიწადის სხვადასხვა დროს დახურავს ამ ჰიპოთეზას უსაზღვროდ სწრაფი ურთიერთქმედებითაც კი საკუთარ, შერჩეულ საცნობარო ჩარჩოში.

სამწუხაროდ, ეს ვერ იქნა მიღწეული ექსპერიმენტის არასრულყოფილების გამო. ამ ექსპერიმენტში, იმისათვის, რომ ვთქვათ, რომ კორელაციები რეალურად შეინიშნება, საჭიროა სიგნალის დაგროვება რამდენიმე წუთის განმავლობაში. კორელაციების გაქრობა, მაგალითად, 1 წამით, ამ ექსპერიმენტმა ვერ შეამჩნია. სწორედ ამიტომ, ავტორებმა ვერ შეძლეს ჰიპოთეტური ურთიერთქმედების სრულად დახურვა, არამედ მიიღეს მხოლოდ შეზღუდვა მისი გავრცელების სიჩქარეზე მათ მიერ არჩეულ საცნობარო სისტემაში, რაც, რა თქმა უნდა, მნიშვნელოვნად ამცირებს მიღებული შედეგის მნიშვნელობას.

Შესაძლოა...?

მკითხველმა შეიძლება იკითხოს: თუ, მიუხედავად ამისა, განხორციელდა ზემოთ აღწერილი ჰიპოთეტური შესაძლებლობა, მაგრამ ექსპერიმენტმა უბრალოდ შეუმჩნეველი გამოტოვა იგი მისი არასრულყოფილების გამო, ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ფარდობითობის თეორია არასწორია? შეიძლება თუ არა ამ ეფექტის გამოყენება ინფორმაციის სუპერნათური გადაცემისთვის ან თუნდაც სივრცეში გადაადგილებისთვის?

არა. კონსტრუქციით ზემოთ აღწერილი ჰიპოთეტური ურთიერთქმედება ემსახურება ერთადერთ მიზანს - ეს არის "გადაცემათა კოლოფი", რომელიც კვანტურ კორელაციებს "ამუშავებს". მაგრამ უკვე დადასტურებულია, რომ კვანტური კორელაციების დახმარებით შეუძლებელია ინფორმაციის გადაცემა უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარე. ამიტომ, როგორიც არ უნდა იყოს კვანტური კორელაციების მექანიზმი, ის ვერ არღვევს ფარდობითობის თეორიას.
© იგორ ივანოვი

იხილეთ ბრუნვის ველები.
დახვეწილი სამყაროს საფუძვლები - ფიზიკური ვაკუუმი და ბრუნვის ველები. 4.

კვანტური ჩახლართულობა.

საავტორო უფლება © 2015 უპირობო სიყვარული

გასულ წელს გაშვებულმა ჩინეთის თანამგზავრმა Micius-მა წარმატებით დაასრულა ორბიტალური ტესტები და დაამყარა ახალი რეკორდი კვანტურ კომუნიკაციებში. მან შექმნა ჩახლართული ფოტონის წყვილი, გამოყო ისინი და ერთდროულად გადასცა ორ მიწისქვეშა სადგურს ერთმანეთისგან 1203 კმ მანძილზე. შემდეგ სახმელეთო სადგურებმა გამოიყენეს კვანტური ტელეპორტაციის ეფექტი დაშიფრული შეტყობინებების გასაცვლელად. პოტენციურად, ასეთი თანამგზავრების გაშვება ხსნის შესაძლებლობას შექმნას გლობალური საკომუნიკაციო სისტემები, რომლებიც დაცულია ჩარევისგან ფიზიკური პრინციპების დონეზე. ექსპერიმენტს უკვე უწოდეს "კვანტური ინტერნეტის დასაწყისი".

მოწყობილობა, რომლის ღირებულება დაახლოებით 100 მილიონი დოლარია, შეიქმნა QUESS (Quantum Science Satellite) პროექტის ფარგლებში, ჩინეთისა და ავსტრიის მეცნიერებათა აკადემიის ერთობლივი ინიციატივით. „ეს პროექტი მიზნად ისახავს დაამტკიცოს გლობალური მასშტაბით კვანტური კომუნიკაციების დანერგვის მიზანშეწონილობა“, - წერს ანტონ ცეილინგერი, ვენის უნივერსიტეტის კვანტური ფიზიკის ექსპერტი, რომელმაც მსოფლიოში პირველი შეასრულა ჩახლართული ფოტონის მდგომარეობების კვანტური ტელეპორტაცია.

ტელეპორტაცია კვანტური და ფანტასტიკური

ტერმინი „ტელეპორტაცია“ შეიძლება იყოს შეცდომაში შემყვანი. კვანტურ სისტემებში ეს ნიშნავს ინფორმაციის გადაცემას წინასწარ გენერირებულ წყვილებს შორის დაკავშირებულ ნაწილაკებს შორის, ანუ ახასიათებს საერთო ტალღის ფუნქცია. არ ხდება მატერიის ან ენერგიის გადაცემა და ზოგადი ფარდობითობა არ ირღვევა. კვანტური ტელეპორტაციის არსი არის ჩახლართული ნაწილაკების ურთიერთდაკავშირებული კვანტური მდგომარეობების გამოყენება ინფორმაციის კოდირებისა და მყისიერი გადაცემისთვის. ერთი ნაწილაკის თვისებების გაზომვა (ანუ შეცვლა) მყისიერად შეცვლის მას მეორეში, რაც არ უნდა შორს იყოს ისინი.

600 კგ-ზე მეტი წონის თანამგზავრი გაშვებული იქნა მზის სინქრონულ ორბიტაზე 494,8-511,1 კმ სიმაღლეზე Long March 2D გამშვები მანქანის გამოყენებით (ასევე ცნობილი როგორც Long March, ან "Long March"), რომელიც გაშვებულია Jiuquan 16-დან. კოსმოდრომი 2016 წლის აგვისტო. რამდენიმეთვიანი ტესტირების შემდეგ ის ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიას გადაეცა.

ორბიტის პარამეტრები ისე შეირჩა, რომ თანამგზავრი ყოველ ღამე ერთ ადგილას ჩნდებოდა. სახმელეთო სადგურები თვალყურს ადევნებდნენ სატელიტს და დაამყარეს ოპტიკური კავშირები ერთი ჩახლართული ფოტონების მისაღებად. თანამგზავრს ხელმძღვანელობდა სამი ოპტიკური ტელესკოპი დელინგში, ლიჯიანგსა და ნანშანში. თანამგზავრმა შეძლო კონტაქტის დამყარება სამივე სახმელეთო სადგურთან.

გეგმის მიხედვით, Micius გახდება პირველი მოწყობილობა გლობალურ კვანტურ საკომუნიკაციო ქსელში, რომლის შექმნასაც ჩინეთი 2030 წლისთვის აპირებს. მისი სამეცნიერო მისიის ერთ-ერთი ამოცანაა ინფორმაციის კვანტური გადაცემა პეკინსა და ვენას შორის დაცულ საკომუნიკაციო არხზე. ამ მიზნით, სატელიტი აღჭურვილია ექსპერიმენტული აღჭურვილობით: ჩახლართული ფოტო წყვილის ემიტერი და მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრული ლაზერული გადამცემი.

სხვათა შორის, თანამგზავრი Micius (სხვა ტრანსკრიფციაში - Mozi) უძველესი ჩინელი ფილოსოფოსის Mo Tzu-ს სახელს ატარებს. მიციუსის განვითარების წამყვანი სპეციალისტის, აკადემიკოსი ჯიან-ვეი პანის თქმით, ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტიდან, მისმა თანამემამულემ მო-ცუმ აღწერა სინათლის გავრცელების ბუნება ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე, რამაც დასაბამი მისცა ოპტიკის განვითარებას. კომუნიკაციები. მოდით, სტატიის ფარგლებიდან გამოვტოვოთ ეროვნული პრეტენზია ოპტიკაში პირველობაზე და ვნახოთ, რა არის საინტერესო დაწესებულ ჩანაწერში და ამავდროულად შევეცადოთ გავიგოთ კვანტური კომუნიკაციის საფუძვლები.

ჩინეთ-ავსტრიის შეთანხმება

შემთხვევითი არ არის, რომ ავსტრია გახდა პროექტის მონაწილე: ეს იყო ავსტრიის ინსბრუკის უნივერსიტეტის ფიზიკოსთა ჯგუფი, რომლებმაც 1997 წელს პირველად მოახერხეს სახელმწიფოების კვანტური ტელეპორტაციის დემონსტრირება ჩახლართული ფოტონების წყვილში.

თანამედროვე ჩინეთს ასევე აქვს კვანტური კომუნიკაციების დაუფლების საინტერესო ისტორია. 2005 წელს ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეძლეს ჩახლართული ნაწილაკების კვანტური მდგომარეობის გადაცემა ღია ცის ქვეშ 7 კმ მანძილზე. მოგვიანებით, შეკვეთით დამზადებული ოპტიკური ბოჭკოების დახმარებით, ეს მანძილი 400 კმ-მდე გაიზარდა. პირველად, ჩახლართული ფოტონების გადაცემა ატმოსფეროში და მნიშვნელოვან მანძილზე ასევე შეასრულეს ფიზიკოსებმა ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტიდან და პეკინის ცინგხუას უნივერსიტეტიდან. 2010 წლის მაისში მათ წარმატებით გადასცეს ჩახლართული ფოტონის წყვილი 16 კილომეტრზე (იხ. ბუნების ფოტონიკა).

ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ხაზი ან მხედველობის ხაზი "ჰაერის მეშვეობით" საჭიროა მხოლოდ ჩახლართული ფოტონების საწყისი განცალკევებისთვის. მომავალში ინფორმაცია მათი კვანტური მდგომარეობის ცვლილების შესახებ გადაეცემა მყისიერად და მანძილის მიუხედავად. მაშასადამე, კვანტური მონაცემთა გადაცემის ტრადიციულად ჩამოთვლილი უპირატესობების გარდა (მაღალი კოდირების სიმკვრივე, სიჩქარე და დაცვა ჩარევისგან), ზეილინგერი აღნიშნავს კიდევ ერთ მნიშვნელოვან თვისებას: კვანტური ტელეპორტაცია ასევე შესაძლებელია, როდესაც უცნობია მიმღების და გადამცემის ზუსტი ფარდობითი პოზიცია. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია სატელიტური საკომუნიკაციო სისტემებისთვის, ვინაიდან ქსელის კვანძების შედარებითი პოზიცია მათში მუდმივად იცვლება.

Micius-ის გამოყენებით ახალ ექსპერიმენტში, ჩინეთისა და ავსტრიის დედაქალაქებში მდებარე ლაბორატორიებმა ერთმანეთს გადასცეს შეტყობინება, რომელიც დაშიფრულია ვერნამის შიფრით, მიწისზედა ღია არხებით. როგორც კრიპტოგრაფიული გასაღები, ჩვენ გამოვიყენეთ თანამგზავრიდან მიღებული ჩახლართული ფოტონების კვანტური თვისებების გაზომვის შედეგები.

ცხადია, შორეული მზისგანაც კი დედამიწაზე მილიარდობით ფოტონის მიღება პრობლემას არ წარმოადგენს. ნებისმიერს შეუძლია ამის გაკეთება მზიან დღეს მხოლოდ ჩრდილიდან გასვლის გზით. სატელიტიდან ჩახლართული ფოტონების ერთდროულად რეგისტრაცია ორ სხვადასხვა ლაბორატორიაში და მათი კვანტური თვისებების გაზომვა უაღრესად რთული ტექნიკური ამოცანაა. მის გადასაჭრელად QUESS პროექტმა გამოიყენა ადაპტური ოპტიკა. ის მუდმივად ზომავს დედამიწის ატმოსფეროს ტურბულენტობით გამოწვეულ დამახინჯების ხარისხს და ანაზღაურებს მათ. გარდა ამისა, ოპტიკური ფილტრები გამოიყენებოდა მთვარის და ქალაქის შუქის მოსაშორებლად. მათ გარეშე ოპტიკურ საკომუნიკაციო ხაზში ძალიან ბევრი ხმაური იყო.

ყოველი სატელიტური გადასასვლელი ჩინეთის ტერიტორიაზე მხოლოდ 275 წამს გრძელდებოდა. ამ დროის განმავლობაში საჭირო იყო მისგან ორი გამავალი არხის ერთდროულად დაყენება. ექსპერიმენტების პირველ სერიაში - დელინგოისა და ნანშანს შორის (მანძილი 1120 კმ). მეორეში - დელინგოისა და ლიჯიანგს შორის (1203 კმ). ორივე ექსპერიმენტში ჩახლართული ფოტონების წყვილი წარმატებით იქნა მიღებული თანამგზავრიდან და უსაფრთხო საკომუნიკაციო არხი მუშაობდა.

ეს გარღვევად ითვლება რამდენიმე მიზეზის გამო. პირველი, Micius იყო პირველი წარმატებული ექსპერიმენტი თანამგზავრულ კვანტურ კომუნიკაციებში. ჯერჯერობით, ყველა ასეთი ექსპერიმენტი ჩატარდა სახმელეთო ლაბორატორიებში, სადაც მიმღები და გადამცემი ერთმანეთისგან გაცილებით ნაკლებად იყვნენ დაშორებული. მეორეც, სხვა ექსპერიმენტებში ჩახლართული ფოტონების გადაცემა მოითხოვდა რაიმე სახის იზოლირებული საშუალების გამოყენებას. მაგალითად, ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო ხაზები. მესამე, კვანტური კომუნიკაციით, ერთი ფოტონები გადაიცემა და ჩაიწერება ოპტიკურ ბოჭკოზე და თანამგზავრი ზრდის ეფექტურ გაცვლით კურსს.

კვანტური კომუნიკაცია რუსეთში

2014 წლიდან რუსეთში დაიწყო პროექტი ხმელეთის კვანტური კომუნიკაციების სფეროში. მასში ინვესტიციები აღემატება 450 მილიონ რუბლს, მაგრამ პრაქტიკული პროდუქტი მაინც ძალიან მოკრძალებულია. 2016 წლის 31 მაისს რუსეთის კვანტური ცენტრის თანამშრომლებმა აამოქმედეს პირველი შიდა კვანტური საკომუნიკაციო ხაზი. შექმნილი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ქსელის საფუძველზე, მან დააკავშირა გაზპრომბანკის ორი ფილიალი მოსკოვში - კოროვი ვალზე და ნოვიე ჩერიომუშკიზე. ამ შენობებს შორის მანძილი დაახლოებით 30 კმ-ია. ჯერჯერობით რუსული კვანტური საკომუნიკაციო ხაზი ფუნქციონირებს როგორც ექსპერიმენტული.

მიციუსის სიგნალი გადიოდა ატმოსფეროში და ერთდროულად მიიღეს ორი მიწისქვეშა სადგური. „თუ ჩვენ გამოვიყენებდით 1200 კმ სიგრძის ბოჭკოს დედამიწაზე ჩახლართული ფოტონების წყვილის გასანაწილებლად, მაშინ სიგნალის სიმძლავრის დაკარგვის გამო, ჩვენ შეგვიძლია წამში მხოლოდ ერთი წყვილის გადაცემა. სატელიტი ეხმარება ამ ბარიერის გადალახვას. ჩვენ უკვე გავაუმჯობესეთ განაწილების სიჩქარე წინა ტექნოლოგიებთან შედარებით 12 ბრძანებით“, - ამბობს ჯიან-ვეი პან.

თანამგზავრის საშუალებით კვანტური მონაცემების გადაცემა ხსნის გლობალური საკომუნიკაციო სისტემების აგების შესაძლებლობას, რომლებიც მაქსიმალურად დაცულია ჩარევისგან ფიზიკური პრინციპების დონეზე. ”ეს არის პირველი ნაბიჯი მსოფლიო უსაფრთხო კვანტური კომუნიკაციისა და, შესაძლოა, კვანტური ინტერნეტისკენაც კი”, - ამბობს ანტონ ზეილინგერი.

ამ მიღწევის პარადოქსი ის არის, რომ პროექტის ავტორებმაც კი არ იციან ყველა დეტალი კვანტური საკომუნიკაციო სისტემის მუშაობის შესახებ. არსებობს მხოლოდ სამუშაო ჰიპოთეზები, მათი ექსპერიმენტული გადამოწმება და ხანგრძლივი დებატები შედეგების სწორი ინტერპრეტაციის შესახებ. ხშირად ხდება: ჯერ რაღაც ფენომენის აღმოჩენა ხდება, შემდეგ აქტიურად გამოიყენება და მხოლოდ დიდი ხნის შემდეგ შეუძლია ვინმეს მისი არსის გაგება. პირველყოფილმა ადამიანებმა იცოდნენ ცეცხლის გაჩენა, მაგრამ არცერთ მათგანს არ ესმოდა წვის ფიზიკური და ქიმიური პროცესები. საჭირო იყო მათი გაგება, რათა ხანძრის ხარისხობრივად გადასულიყო შიდაწვის ძრავზე და სარაკეტო ძრავაზე.

კვანტური ტელეპორტაცია სრულიად გაუგებარია ყველა გაგებით. შევეცადოთ აბსტრაცია კომპლექსური ფორმულებიდან, უხილავი ცნებებიდან და გავიგოთ მისი საფუძვლები. ამაში დაგვეხმარება ძველი ნაცნობები - თანამოსაუბრეები ალისა, ბობი და მალორი, რომელიც მათ ყოველთვის უსმენს.

როგორ შემოხაზეს ალისა და ბობი მელორის

ჩვეულებრივი საკომუნიკაციო სისტემაში მალორის ენიჭება „კაცის შუაში“ როლი. ის შეუმჩნევლად ჩაეფლო გადამცემ ხაზში, წყვეტს ალისის შეტყობინებას, კითხულობს მას, თუ სასურველია, ასევე ცვლის მას და გადასცემს ბობს. გულუბრყვილო ბობს არაფერი ეპარება ეჭვი. ასე რომ, მალორი იღებს მის პასუხს, აკეთებს იმას, რაც უნდა და ალისს უგზავნის. ასე ირღვევა ყველა მიმოწერა, სატელეფონო საუბარი და ნებისმიერი სხვა კლასიკური ტიპის კომუნიკაცია. კვანტური კომუნიკაციით ეს პრინციპში შეუძლებელია. რატომ?

მასში კრიპტოგრაფიული გასაღების შესაქმნელად, ალისა და ბობი ჯერ იყენებენ გაზომვების სერიას ჩახლართული ფოტონების წყვილებზე. ამ გაზომვების შედეგები შემდეგ ხდება ნებისმიერი ღია არხით გაგზავნილი შეტყობინებების დაშიფვრისა და გაშიფვრის გასაღები. თუ მალორი ჩახლართული ფოტონებს ჩაჭრის, ის გაანადგურებს კვანტურ სისტემას და ორივე თანამოსაუბრე მაშინვე გაიგებს ამის შესახებ. მალორი ფიზიკურად ვერ შეძლებს იმავე ფოტონების ხელახლა გადაცემას, რადგან ეს ეწინააღმდეგება კვანტური მექანიკის პრინციპს, რომელიც ცნობილია როგორც "კლონირება არ არის".

ეს იმიტომ ხდება, რომ მაკრო და მიკროსამყაროს თვისებები რადიკალურად განსხვავებულია. ნებისმიერი მაკრო ობიექტი ყოველთვის არსებობს კარგად განსაზღვრულ მდგომარეობაში. აქ არის ფურცელი, ის დევს. აქვე მოათავსეს კონვერტში და გაგზავნეს საჰაერო ფოსტით. ჩვენ ნებისმიერ დროს შეგვიძლია გავზომოთ ქაღალდის შეტყობინების ნებისმიერი პარამეტრი და ეს არანაირად არ იმოქმედებს მის არსზე. ის არ შეცვლის აწონვის, რენტგენის შიგთავსს და არ გაფრინდება უფრო სწრაფად რადარის სხივში, რომლითაც ჩვენ ვზომავთ თვითმფრინავის სიჩქარეს.

ელემენტარული ნაწილაკებისთვის ყველაფერი განსხვავებულია. ისინი აღწერილია, როგორც კვანტური სისტემის სავარაუდო მდგომარეობები და ნებისმიერი გაზომვა გადააქვს მას მკაცრად განსაზღვრულ მდგომარეობაში, ანუ ცვლის მას. გაზომვის გავლენა შედეგზე კარგად არ ჯდება ჩვეულებრივ მსოფლმხედველობაში. თუმცა, პრაქტიკული თვალსაზრისით, საინტერესოა იმით, რომ გადაცემული კვანტური სისტემის მდგომარეობა ფარულად შეუძლებელია. ასეთი შეტყობინების ჩაგდებისა და წაკითხვის მცდელობა უბრალოდ გაანადგურებს მას. აქედან გამომდინარე, ითვლება, რომ კვანტური კომუნიკაცია მთლიანად გამორიცხავს MitM შეტევის შესაძლებლობას.

ნებისმიერი ელემენტარული ნაწილაკი თეორიულად შესაფერისია კვანტური მონაცემთა გადაცემისთვის. ადრე ცდები ჩატარდა ელექტრონებით, პროტონებით და სხვადასხვა ლითონის იონებითაც კი. თუმცა პრაქტიკაში ყველაზე მოსახერხებელია ფოტონების გამოყენება. მათი გამოსხივება და რეგისტრაცია მარტივია. უკვე არსებობს მზა მოწყობილობები, პროტოკოლები და მთლიანი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ქსელები მონაცემთა ტრადიციული გადაცემისთვის. კვანტურ საკომუნიკაციო სისტემებს შორის განსხვავება ისაა, რომ წინასწარ ჩახლართული ფოტონების წყვილი უნდა გადაეცეს მათ.

როგორ არ ჩავერთოთ ორ ფოტონში

ელემენტარული ნაწილაკების ჩახლართულობა იწვევს მწვავე დებატებს ლოკალურობის პრინციპის ირგვლივ - პოსტულატი, რომ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობენ მხოლოდ ერთმანეთთან საკმარისად ახლოს ობიექტები. ყველა ექსპერიმენტული შემოწმება კლასიკურ მექანიკაში ეფუძნება ამ პრინციპს. მასში ჩატარებული ნებისმიერი ექსპერიმენტის შედეგი დამოკიდებულია მხოლოდ უშუალოდ ურთიერთდაკავშირებულ სხეულებზე და შეიძლება ზუსტად გამოითვალოს წინასწარ. დამკვირვებელთა რაოდენობაც მასზე არანაირად არ მოქმედებს. კვანტური მექანიკის შემთხვევაში, ასეთი დარწმუნება არ არსებობს. მაგალითად, შეუძლებელია წინასწარ იმის თქმა, თუ როგორი იქნება ერთ-ერთი ჩახლართული ფოტონის პოლარიზაცია.

აინშტაინმა ფრთხილად თქვა, რომ კვანტური მექანიკის წინასწარმეტყველების ალბათური ბუნება განპირობებულია ზოგიერთი ფარული პარამეტრის არსებობით, ანუ აღწერის ბანალური არასრულყოფილებით. ოცდაათი წლის შემდეგ, ბელმა უპასუხა უტოლობების სერიის შექმნას, რომელსაც თეორიულად შეუძლია დაადასტუროს ფარული ცვლადების არსებობა კვანტურ ნაწილაკებთან ექსპერიმენტებში, ექსპერიმენტების სერიის ალბათობის განაწილების ანალიზით. ალენ ასპემ და შემდეგ სხვა ექსპერიმენტატორებმა აჩვენეს ბელის უთანასწორობის დარღვევა.

2003 წელს ტონი ლეგეტმა, თეორიულმა ფიზიკოსმა ილინოისის უნივერსიტეტიდან, შეაჯამა დაგროვილი მონაცემები და შესთავაზა მთლიანად უარი ეთქვა ლოკალურობის პრინციპზე კვანტური სისტემების შესახებ ნებისმიერ მსჯელობაში. მოგვიანებით, ციურიხის თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტისა და დარმშტადტის ტექნიკური უნივერსიტეტის გამოყენებითი ფიზიკის ინსტიტუტის მეცნიერთა ჯგუფი, როჯერ კოლბეკის ხელმძღვანელობით, მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ჰაიზენბერგის პრინციპი ასევე არასწორია ჩახლართული ელემენტარული ნაწილაკებისთვის.

კვანტური მექანიკის ეს მუდმივი გადახედვა ხდება იმის გამო, რომ ჩვენ ვცდილობთ ვიფიქროთ ნაცნობი ტერმინებით უცნობ გარემოში. ნაწილაკების და, კერძოდ, ფოტონების ჩახლართული მდგომარეობები საერთოდ არ არის მისტიური თვისება. ის არ არღვევს, მაგრამ ავსებს ფიზიკის ცნობილ კანონებს. უბრალოდ, თავად ფიზიკოსები ჯერ ვერ აღწერენ დაკვირვებულ ეფექტებს თანმიმდევრულ თეორიაში.

კვანტური ჩახლართულობა ექსპერიმენტებში შეინიშნება 1970-იანი წლებიდან. წინასწარ ჩახლართული ნაწილაკების წყვილი, რომლებიც დაშორებულია ნებისმიერ მანძილზე მყისიერად (ანუ სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად) ცვლის ერთმანეთის თვისებებს – აქედან წარმოიშვა ტერმინი „ტელეპორტაცია“. მაგალითად, ღირს ერთი ფოტონის პოლარიზაციის შეცვლა, რადგან დაწყვილებული ფოტონი მაშინვე შეიცვლება საკუთარი. სასწაული? დიახ, თუ არ გახსოვთ, რომ თავდაპირველად ეს ფოტონები ერთიან მთლიანობას წარმოადგენდნენ და გამოყოფის შემდეგ მათი პოლარიზაცია და სხვა თვისებებიც ურთიერთდაკავშირებული აღმოჩნდა.

რა თქმა უნდა, გახსოვთ ფოტონის ორმაგობა: ის ურთიერთქმედებს როგორც ნაწილაკი, მაგრამ ვრცელდება როგორც ტალღა. ჩახლართული ფოტონების წყვილის შესაქმნელად, არსებობს სხვადასხვა ტექნიკა, რომელთაგან ერთი დაფუძნებულია ტალღის თვისებებზე. ის წარმოქმნის ერთ ფოტონს უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით (მაგალითად, 512 ნმ), შემდეგ კი ის იყოფა ორ ფოტონს უფრო გრძელი ტალღის სიგრძით (1024 ნმ). ასეთი ფოტონების ტალღის სიგრძე (სიხშირე) იგივეა და წყვილის ყველა კვანტური თვისება აღწერილია ალბათური მოდელით. მიკროსამყაროში "ცვლილება" ნიშნავს "ზომას" და პირიქით.

ნაწილაკების ფოტონს აქვს კვანტური რიცხვები - მაგალითად, სპირალურობა (დადებითი ან უარყოფითი). ფოტონის ტალღას აქვს პოლარიზაცია - მაგალითად, ჰორიზონტალური ან ვერტიკალური (ან მარცხნივ და მარჯვნივ წრიული - იმისდა მიხედვით, თუ რომელ სიბრტყესა და მოძრაობის მიმართულებას განვიხილავთ).

წინასწარ არ არის ცნობილი, რა თვისებები ექნება თითოეულ ფოტონს წყვილიდან (იხ. კვანტური მექანიკის ალბათური პრინციპები). მაგრამ ჩახლართული ფოტონების შემთხვევაში, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ისინი საპირისპირო იქნება. მაშასადამე, თუ თქვენ შეცვლით (გაზომავთ) ერთი ფოტონის მახასიათებლებს წყვილიდან, მაშინ ისინი მყისიერად განისაზღვრებიან მეორესთვის, თუნდაც ის იყოს 100500 პარსეკით. მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ეს არ არის მხოლოდ გაურკვევლობის აღმოფხვრა. ეს არის ზუსტად ნაწილაკების კვანტური თვისებების ცვლილება ალბათური მდგომარეობიდან დეტერმინისტულ მდგომარეობაში გადასვლის შედეგად.

მთავარი ტექნიკური სირთულე არ არის ფოტონების ჩახლართული წყვილის შექმნა. თითქმის ნებისმიერი სინათლის წყარო მათ მუდმივად შობს. თქვენს ოთახში არსებული ნათურაც კი მილიონობით ასხივებს ჩახლართულ ფოტონებს. თუმცა, ძნელია მას კვანტური მოწყობილობა ვუწოდოთ, რადგან ასეთ ქაოსში წარმოქმნილი წყვილების კვანტური ჩახლართულობა სწრაფად ქრება და უთვალავი ურთიერთქმედება ხელს უშლის ინფორმაციის ეფექტურ გადაცემას.

ფოტონების კვანტური ჩახლართული ექსპერიმენტების დროს ჩვეულებრივ გამოიყენება არაწრფივი ოპტიკის თვისებები. მაგალითად, თუ ლითიუმის ნიობატის ნაჭერი ან სხვა არაწრფივი კრისტალი, რომელიც გარკვეულწილად არის მოჭრილი, ანათებს ლაზერით, მაშინ გამოჩნდება ფოტონების წყვილი ორთოგონალური (ანუ ჰორიზონტალური და ვერტიკალური) პოლარიზაციის მქონე. ერთი (სუპერ)მოკლე ლაზერული პულსი არის მკაცრად ერთი წყვილი ფოტონები. აი სად არის მაგია!

კვანტური მონაცემთა გადაცემის დამატებითი ბონუსი

სპირალურობა, პოლარიზაცია - ეს ყველაფერი სიგნალის დაშიფვრის დამატებითი გზებია, ასე რომ, ერთზე მეტი ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია ერთი ფოტონით. ასე რომ, კვანტურ საკომუნიკაციო სისტემებში იზრდება მონაცემთა გადაცემის სიმკვრივე და მისი სიჩქარე.

ჯერ კიდევ ძალიან რთულია კვანტური ტელეპორტაციის გამოყენება ინფორმაციის გადასაცემად, მაგრამ პროგრესი ამ სფეროში სწრაფად ვითარდება. პირველი წარმატებული გამოცდილება 2003 წელს დაფიქსირდა. ცეილინგერის ჯგუფმა შეასრულა ჩახლართული ნაწილაკების კვანტური მდგომარეობების გადაცემა ერთმანეთისგან 600 მ. 2010 წელს ჯიან-ვეი პანის ჯგუფმა ეს მანძილი 13 კმ-მდე გაზარდა, შემდეგ კი 2012 წელს მოხსნა საკუთარი რეკორდი წარმატებული კვანტური ტელეპორტაციის ჩაწერით 97 კმ მანძილზე. იმავე 2012 წელს ზეილინგერმა შური იძია და მანძილი 143 კმ-მდე გაზარდა. ახლა ერთობლივი ძალისხმევით მათ რეალური გარღვევა მიაღწიეს - დაასრულეს 1203 კმ-ის გადატანა.

გამარჯობა ძვირფასო მკითხველებო! კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ბლოგზე!

რა არის კვანტური ჩახლართული მარტივი სიტყვებით? ტელეპორტაცია - შესაძლებელია? ტელეპორტაციის შესაძლებლობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა? რა არის აინშტაინის კოშმარი? ამ სტატიაში თქვენ მიიღებთ პასუხებს ამ კითხვებზე.

შესავალი

ტელეპორტაციას ხშირად ვხედავთ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმებსა და წიგნებში. ოდესმე დაფიქრებულხართ, რატომ ხდება ის, რაც მწერლებმა მოიგონეს საბოლოოდ ჩვენს რეალობად? როგორ ახერხებენ მომავლის წინასწარმეტყველებას? არა მგონია უბედური შემთხვევა იყოს. ხშირად სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლებს აქვთ ფართო ცოდნა ფიზიკისა და სხვა მეცნიერებების შესახებ, რაც მათ ინტუიციასთან და არაჩვეულებრივ წარმოსახვასთან ერთად ეხმარება მათ წარსულის რეტროსპექტული ანალიზისა და მომავალი მოვლენების სიმულაციაში.

სტატიიდან შეიტყობთ:

• რა არის კვანტური ჩახლართულობა?
• აინშტაინის დავა ბორთან. ვინ არის მართალი?
• ტელეპორტაცია დადასტურებულია ექსპერიმენტულად?

შინაარსი "კვანტური ჩახლართულობა"წარმოიშვა თეორიული დაშვებიდან, რომელიც გამომდინარეობს კვანტური მექანიკის განტოლებიდან. ეს ნიშნავს ამას: თუ 2 კვანტური ნაწილაკი (ისინი შეიძლება იყოს ელექტრონები, ფოტონები) აღმოჩნდება ურთიერთდამოკიდებული (ჩახლართული), მაშინ კავშირი შენარჩუნებულია, თუნდაც ისინი გამოყოფილი იყოს სამყაროს სხვადასხვა ნაწილში.

კვანტური ჩახლართულობის აღმოჩენა გარკვეულწილად ხსნის ტელეპორტაციის თეორიულ შესაძლებლობას.

მოკლედ, მაშინ უკანკვანტურ ნაწილაკს (ელექტრონს, ფოტონს) საკუთარ კუთხურ იმპულსს უწოდებენ. სპინი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ვექტორი, ხოლო თავად კვანტური ნაწილაკი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მიკროსკოპული მაგნიტის სახით.

მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ როდესაც არავინ აკვირდება კვანტს, მაგალითად, ელექტრონს, მაშინ მას აქვს სპინის ყველა მნიშვნელობა ერთდროულად. კვანტური მექანიკის ამ ფუნდამენტურ კონცეფციას „სუპერპოზიცია“ ეწოდება.

წარმოიდგინეთ, რომ თქვენი ელექტრონი ტრიალებს საათის ისრის მიმართულებით და საათის ისრის საწინააღმდეგოდ ერთდროულად. ანუ ის ერთდროულად ორივე სპინის მდგომარეობაშია (spin up vector/spin down vector). წარმოდგენილია? ᲙᲐᲠᲒᲘ. მაგრამ როგორც კი დამკვირვებელი გამოჩნდება და გაზომავს მის მდგომარეობას, ელექტრონი თავად ადგენს, თუ რომელი სპინის ვექტორი უნდა აიღოს - ზემოთ თუ ქვემოთ.

გსურთ ისწავლოთ როგორ გავზომოთ ელექტრონის სპინი?იგი მოთავსებულია მაგნიტურ ველში: ელექტრონები ველის მიმართულების საწინააღმდეგო სპინით და ველის მიმართულებით სპინით, გადაიხრება სხვადასხვა მიმართულებით. ფოტონების სპინები იზომება პოლარიზებული ფილტრისკენ მიმართვით. თუ ფოტონის სპინი (ან პოლარიზაცია) არის "-1", მაშინ ის არ გადის ფილტრში, ხოლო თუ არის "+1", მაშინ გადის.

Შემაჯამებელი.როგორც კი გაზომავთ ერთი ელექტრონის მდგომარეობას და დაადგენთ, რომ მისი სპინი არის "+1", მაშინ მასთან შეკრული ან "ჩახლართული" ელექტრონი იღებს სპინის "-1" მნიშვნელობას. და მყისიერად, თუნდაც ის იყოს მარსზე. მიუხედავად იმისა, რომ მე-2 ელექტრონის მდგომარეობის გაზომვამდე მას ერთდროულად ჰქონდა ორივე სპინის მნიშვნელობა ("+1" და "-1").

მათემატიკურად დადასტურებული ეს პარადოქსი არ მოეწონა აინშტაინს. რადგან ეს ეწინააღმდეგებოდა მის აღმოჩენას, რომ არ არსებობს სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარე. მაგრამ ჩახლართული ნაწილაკების კონცეფცია დადასტურდა: თუ ერთ-ერთი ჩახლართული ნაწილაკი დედამიწაზეა, ხოლო მე-2 მარსზე, მაშინ პირველი ნაწილაკი მდგომარეობის გაზომვის დროს მყისიერად (სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად) გადასცემს ინფორმაციას მე-2-ს. ნაწილაკი, რა მნიშვნელობა აქვს სპინის მის მიღებას. კერძოდ, პირიქით.

აინშტაინის დავა ბორთან. ვინ არის მართალი?

აინშტაინმა უწოდა "კვანტური ჩახლართულობა" SPUCKHAFTE FERWIRKLUNG (გერმანული) ან საშიში, მოჩვენებითი, ზებუნებრივი მოქმედება მანძილზე.

აინშტაინი არ ეთანხმებოდა ბორის ინტერპრეტაციას ნაწილაკების კვანტური ჩახლართულობის შესახებ. Იმიტომ, რომ ეს ეწინააღმდეგებოდა მის თეორიას, რომ ინფორმაციას არ შეუძლია სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად გადაადგილება. 1935 წელს მან გამოაქვეყნა სტატია სააზროვნო ექსპერიმენტის აღწერაში. ამ ექსპერიმენტს ეწოდა "აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის პარადოქსი".

აინშტაინი დათანხმდა, რომ შეკრული ნაწილაკები შეიძლება არსებობდნენ, მაგრამ მათ შორის ინფორმაციის მყისიერი გადაცემის სხვა ახსნა მოიტანა. მან თქვა "ჩახლართული ნაწილაკები" უფრო ჰგავს წყვილი ხელთათმანები.წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ გაქვთ წყვილი ხელთათმანები. მარცხენას ერთ ჩემოდანში დებ, მეორეში კი მარჯვენას. პირველი ჩემოდანი გაუგზავნე მეგობარს, მეორე კი მთვარეზე. როდესაც მეგობარი მიიღებს ჩემოდანს, ის მიხვდება, რომ ჩემოდანში არის მარცხენა ან მარჯვენა ხელთათმანი. როცა ჩემოდანს გახსნის და დაინახავს, ​​რომ მასში მარცხენა ხელთათმანია, მაშინვე მიხვდება, რომ ის სწორია მთვარეზე. და ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მეგობარმა გავლენა მოახდინა იმ ფაქტზე, რომ მარცხენა ხელთათმანი იყო ჩემოდანში და არ ნიშნავს რომ მარცხენა ხელთათმანმა მყისიერად გადასცა ინფორმაცია მარჯვენას. ეს მხოლოდ იმას ნიშნავს, რომ ხელთათმანების თვისებები თავდაპირველად იგივე იყო მათი განცალკევების მომენტიდან. იმათ. ჩახლართული კვანტური ნაწილაკები თავდაპირველად შეიცავს ინფორმაციას მათი მდგომარეობის შესახებ.

მაშ, ვინ იყო მართალი ბორი, რომელსაც სჯეროდა, რომ შეკრული ნაწილაკები ერთმანეთს მყისიერად გადასცემენ ინფორმაციას, თუნდაც ისინი დიდ დისტანციებზე იყვნენ განლაგებული? ან აინშტაინს, რომელსაც სჯეროდა, რომ არ არსებობს ზებუნებრივი კავშირი და ყველაფერი წინასწარ არის განსაზღვრული გაზომვის მომენტამდე დიდი ხნით ადრე.

ეს დავა ფილოსოფიის სფეროში 30 წლის განმავლობაში გადავიდა. მას შემდეგ დავა მოგვარდა?

ბელის თეორემა. დავა მოგვარდა?

ჯონ კლაუზერმა, ჯერ კიდევ კოლუმბიის უნივერსიტეტის კურსდამთავრებული სტუდენტი, 1967 წელს იპოვა ირლანდიელი ფიზიკოსის ჯონ ბელის მივიწყებული ნაშრომი. სენსაცია იყო: თურმე ბელმა დაარღვია ჩიხი ბორსა და აინშტაინს შორის. მან შესთავაზა ორივე ჰიპოთეზის ექსპერიმენტულად შემოწმება. ამისათვის მან შესთავაზა აეშენებინათ მანქანა, რომელიც შექმნიდა და შეადარებდა მრავალ წყვილ ჩახლართულ ნაწილაკებს. ჯონ კლაუზერმა დაიწყო ასეთი მანქანის შემუშავება. მის მანქანას შეეძლო ათასობით წყვილი ჩახლართული ნაწილაკის შექმნა და მათი შედარება სხვადასხვა პარამეტრების მიხედვით. ექსპერიმენტულმა შედეგებმა დაადასტურა, რომ ბორი მართალია.

და მალე ფრანგმა ფიზიკოსმა ალენ ასპემ ჩაატარა ექსპერიმენტები, რომელთაგან ერთ-ერთი ეხებოდა აინშტაინსა და ბორს შორის დავის არსს. ამ ექსპერიმენტში, ერთი ნაწილაკის გაზომვამ შეიძლება პირდაპირ გავლენა მოახდინოს მეორეზე მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სიგნალი 1-დან მე-2-მდე გადიოდა სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით. მაგრამ თავად აინშტაინმა დაამტკიცა, რომ ეს შეუძლებელი იყო. დარჩა მხოლოდ ერთი ახსნა - აუხსნელი, ზებუნებრივი კავშირი ნაწილაკებს შორის.

ექსპერიმენტების შედეგებმა დაამტკიცა, რომ კვანტური მექანიკის თეორიული დაშვება სწორია.კვანტური ჩახლართული რეალობაა ( Quantum Entanglement ვიკიპედია). კვანტური ნაწილაკები შეიძლება იყოს შეკრული დიდი მანძილის მიუხედავად.ერთი ნაწილაკის მდგომარეობის გაზომვა გავლენას ახდენს მისგან შორს მდებარე მეორე ნაწილაკების მდგომარეობაზე, თითქოს მათ შორის მანძილი არ არსებობდეს. ზებუნებრივი კომუნიკაცია მანძილზე ხდება რეალობაში.

რჩება კითხვა, შესაძლებელია თუ არა ტელეპორტაცია?

ტელეპორტაცია დადასტურებულია ექსპერიმენტულად?

ჯერ კიდევ 2011 წელს იაპონელმა მეცნიერებმა ტელეპორტირება მოახდინეს ფოტონებს პირველად მსოფლიოში! მყისიერად გადავიდა A წერტილიდან B წერტილამდე სინათლის სხივი.

თუ გსურთ, რომ ყველაფერი, რაც წაიკითხეთ კვანტური ჩახლართულობის შესახებ, დალაგდეს 5 წუთში, ნახეთ ეს ვიდეო, შესანიშნავი ვიდეო.

Მალე გნახავ!

ყველას გისურვებთ საინტერესო, შთამაგონებელ პროექტებს!

P.S. თუ სტატია თქვენთვის სასარგებლო და გასაგები იყო, არ დაგავიწყდეთ მისი გაზიარება.

P.S. დაწერეთ თქვენი მოსაზრებები, შეკითხვები კომენტარებში. კიდევ რა კითხვები გაინტერესებთ კვანტური ფიზიკის შესახებ?

P.S. გამოიწერეთ ბლოგი - გამოწერის ფორმა სტატიის ქვეშ.

მალდასენამ აჩვენა, რომ ნაწილაკების ერთ ეტიკეტზე ნაწილაკების მეორეზე ჩახლართულით, ქილას ჭიის ხვრელის კავშირი სრულყოფილად შეიძლება იყოს აღწერილი კვანტური მექანიკურად. ჰოლოგრაფიული პრინციპის კონტექსტში, ჩახლართულობა უდრის სივრცის დროის ნაწილების ფიზიკურად მიბმას.

ჩახლართულობასა და სივრცე-დროს შორის ამ კავშირით შთაგონებული, ვან რამსდონკს აინტერესებდა, რამდენად დიდი როლი შეიძლება შეასრულოს ჩახლართულობამ სივრცე-დროის ფორმირებაში. მან წარმოადგინა ყველაზე სუფთა ეტიკეტი კვანტური სუპის ქილაზე: თეთრი, რომელიც შეესაბამება ანტი-დე-სიტერის სივრცის ცარიელ დისკს. მაგრამ მან იცოდა, რომ კვანტური მექანიკის საფუძვლების მიხედვით, ცარიელი სივრცე არასოდეს იქნებოდა სრულიად ცარიელი. ის ივსება წყვილი ნაწილაკებით, რომლებიც ცურავს და ქრება. და ეს წარმავალი ნაწილაკები ჩახლართულია.

ასე რომ, ვან რამსდონკმა დახატა წარმოსახვითი ბისექტორი ჰოლოგრაფიულ ეტიკეტზე და შემდეგ მათემატიკურად დაარღვია კვანტური ჩახლართული ნაწილაკები ეტიკეტის ერთ ნახევარზე და ნაწილაკებს შორის მეორეზე. მან აღმოაჩინა, რომ ანტი-დე-სიტერის სივრცის შესაბამისმა დისკმა დაიწყო ნახევარზე გაყოფა. თითქოს ჩახლართული ნაწილაკები იყვნენ კაკვები, რომლებიც სივრცისა და დროის ქსელს აკავებენ; მათ გარეშე სივრცე დრო იშლება. როდესაც ვან რამსდონკმა შეამცირა ჩახლართულობის ხარისხი, სივრცის ნაწილი, რომელიც დაკავშირებული იყო დაყოფილი რეგიონებთან, უფრო თხელი გახდა, როგორც საღეჭი რეზინისგან გადაჭიმული რეზინის ძაფი. ”ამან დამაფიქრა, რომ სივრცის არსებობა იწყება ჩახლართულობის არსებობით.”

ეს გაბედული განცხადება იყო და დრო დასჭირდა ვან რამსდონკის ნაშრომს, რომელიც გამოქვეყნდა ფარდობითობის ზოგად და გრავიტაციაში 2010 წელს, სერიოზული ყურადღების მიქცევას. ინტერესის ხანძარი გაჩნდა ჯერ კიდევ 2012 წელს, როდესაც ოთხმა ფიზიკოსმა კალიფორნიის უნივერსიტეტიდან სანტა ბარბარაში დაწერა ნაშრომი, რომელიც აპროტესტებდა ჩვეულებრივი სიბრძნის შესახებ მოვლენათა ჰორიზონტს, შავი ხვრელის უკუქცევის წერტილს.

სიმართლე დამალული Firewall-ით

1970-იან წლებში თეორიულმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა აჩვენა, რომ ჩახლართული ნაწილაკების წყვილი - იგივე სახეობა, რომელიც მოგვიანებით ვან რამსდონკმა გააანალიზა თავის კვანტურ საზღვარზე - . ერთი შავ ხვრელში ვარდება, მეორე კი ე.წ ჰოკინგის გამოსხივებასთან ერთად გარბის. ეს პროცესი თანდათან ძირს უთხრის შავი ხვრელის მასას, რაც საბოლოოდ იწვევს მის სიკვდილს. მაგრამ თუ შავი ხვრელები გაქრება, ჩანაწერი ყველაფერი, რაც ჩავარდა, ასევე უნდა გაქრეს. კვანტური თეორია ამბობს, რომ ინფორმაციის განადგურება შეუძლებელია.

1990-იან წლებში რამდენიმე თეორიულმა ფიზიკოსმა, მათ შორის სტენფორდის ლეონარდ სასკინდმა, მოიფიქრა ამ პრობლემის გადაწყვეტა. დიახ, მათ თქვეს, მატერია და ენერგია შავ ხვრელში ვარდება. მაგრამ გარე დამკვირვებლის თვალსაზრისით, ეს მასალა არასოდეს კვეთს მოვლენათა ჰორიზონტს; ის თითქოს მის კიდეზე ტრიალებს. შედეგად, მოვლენათა ჰორიზონტი ხდება ჰოლოგრაფიული საზღვარი, რომელიც შეიცავს ყველა ინფორმაციას შავი ხვრელის შიგნით არსებული სივრცის შესახებ. საბოლოოდ, როდესაც შავი ხვრელი აორთქლდება, ეს ინფორმაცია გაჟონავს ჰოკინგის რადიაციის სახით. პრინციპში, დამკვირვებელს შეუძლია შეაგროვოს ეს გამოსხივება და აღადგინოს ყველა ინფორმაცია შავი ხვრელის ინტერიერის შესახებ.

2012 წლის სტატიაში ფიზიკოსებმა აჰმედ ალმჰეირიმ, დონალდ მაროლფმა, ჯეიმს სალიმ და ჯოზეფ პოლჩინსკიმ თქვეს, რომ ამ სურათში რაღაც არასწორი იყო. დამკვირვებლისთვის, რომელიც ცდილობს გააერთიანოს თავსატეხი იმის შესახებ, თუ რა არის შავი ხვრელის შიგნით, ერთმა ხაზგასმით აღნიშნა, რომ თავსატეხის ყველა ცალკეული ნაწილი - ჰოკინგის გამოსხივების ნაწილაკები - უნდა იყოს ჩახლართული ერთმანეთთან. ასევე, ჰოკინგის თითოეული ნაწილაკი უნდა იყოს ჩახლართული თავის თავდაპირველ პარტნიორთან, რომელიც ჩავარდა შავ ხვრელში.

სამწუხაროდ, მხოლოდ დაბნეულობა საკმარისი არ არის. კვანტური თეორია აცხადებს, რომ იმისათვის, რომ არსებობდეს ჩახლართულობა შავი ხვრელის გარეთ არსებულ ყველა ნაწილაკს შორის, უნდა გამოირიცხოს ამ ნაწილაკების ჩახლართული ნაწილაკებთან შავი ხვრელის შიგნით. გარდა ამისა, ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს, რომ ერთ-ერთი ჩახლართულის გატეხვა მოვლენის ჰორიზონტზე წარმოქმნის შეუღწეველ ენერგეტიკულ კედელს, ეგრეთ წოდებულ ცეცხლოვან კედელს.

ბევრ ფიზიკოსს ეპარებოდა ეჭვი, რომ შავი ხვრელები რეალურად აორთქლებენ ყველაფერს, რაც შიგნით შეღწევას ცდილობს. მაგრამ Firewall-ის არსებობის შესაძლებლობა იწვევს შემაშფოთებელ აზრებს. მანამდე ფიზიკოსები უკვე ფიქრობდნენ იმაზე, თუ როგორ გამოიყურება სივრცე შავი ხვრელის შიგნით. ახლა ისინი არ არიან დარწმუნებულები, აქვთ თუ არა შავ ხვრელებს ეს "შიგნით". როგორც ჩანს, ყველა შერიგდა, აღნიშნავს პრესკილი.

მაგრამ სასკინდი არ გადადგა თანამდებობიდან. ის წლების განმავლობაში ცდილობდა დაემტკიცებინა, რომ ინფორმაცია არ ქრება შავ ხვრელში; დღეს ის ასევე დარწმუნებულია, რომ firewall-ის იდეა მცდარია, მაგრამ მან ჯერ ვერ შეძლო ამის დამტკიცება. ერთ დღეს მან მიიღო იდუმალი წერილი მალდაცენასგან: "მასში ბევრი არაფერი იყო", - ამბობს სუსკინდი. - მხოლოდ ER = EPR. მალდასენამ, ახლა პრინსტონის გაღრმავებული კვლევების ინსტიტუტში, დაფიქრდა 2001 წლის წვნიანზე და ფიქრობდა, შეეძლო თუ არა ჭიის ხვრელების გადაჭრა ფაირვოლ-ის პრობლემის მიერ წარმოქმნილი ჩახლართულობის არეში. სასკინდმა ეს იდეა სწრაფად მიიღო.

2013 წელს გერმანულ ჟურნალში Fortschritte der Physik გამოქვეყნებულ ნაშრომში მალდაცენამ და სუსკინდმა განაცხადეს, რომ ჭიის ხვრელი - ტექნიკურად აინშტაინ-როზენის ხიდი, ან ER - არის კვანტური ჩახლართულობის სივრცითი-დროითი ექვივალენტი. (EPR-ის მიხედვით გაიგეთ აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის ექსპერიმენტი, რომელიც უნდა გაეფანტა მითოლოგიური კვანტური ჩახლართულობა). ეს ნიშნავს, რომ ჰოკინგის გამოსხივების ყოველი ნაწილაკი, რაც არ უნდა შორს იყოს სათავედან, უშუალოდ უკავშირდება შავი ხვრელის ინტერიერს სივრცე-დროში მოკლე ბილიკის საშუალებით. „თუ ჭიის ხვრელში გადადიხარ, შორს მყოფი საგნები არც ისე შორს იქნება“, ამბობს სასკინდი.

სასკინდმა და მალდასენამ შემოგვთავაზეს ჰოკინგის ყველა ნაწილაკის შეგროვება და მათი შეკრება, სანამ ისინი შავ ხვრელში არ კოლაფსირდებიან. ეს შავი ხვრელი ჩახლართული იქნებოდა და, შესაბამისად, ჭიის ხვრელით დაუკავშირდებოდა თავდაპირველ შავ ხვრელს. ამ ხრიკმა გადააქცია ჰოკინგის ნაწილაკების ჩახლართული არეულობა - პარადოქსულად ჩახლართული შავ ხვრელთან და ერთმანეთთან - ორ შავ ხვრელად, რომლებიც დაკავშირებულია ჭიის ხვრელთან. გაუგებრობის გადატვირთვა მოგვარდა და firewall-ის პრობლემა დასრულდა.

ყველა მეცნიერი არ გადახტა ER = EPR ტრამვაის ბანდაზე. Susskind და Maldacena აღიარებენ, რომ მათ ჯერ კიდევ ბევრი სამუშაო აქვთ გასაკეთებელი, რათა დაამტკიცონ, რომ ჭიის ხვრელები და ჩახლართულები ექვივალენტურია. მაგრამ მას შემდეგ, რაც დაფიქრდა Firewall-ის პარადოქსის შედეგებზე, ბევრი ფიზიკოსი თანხმდება, რომ სივრცე-დრო შავი ხვრელის შიგნით თავის არსებობას განაპირობებს გარე რადიაციასთან ჩახლართვას. ეს მნიშვნელოვანი შეხედულებაა, აღნიშნავს პრესკილი, რადგან ის ასევე ნიშნავს, რომ სამყაროს სივრცე-დროის მთელი ქსოვილი, მათ შორის ის ნაწილი, რომელსაც ჩვენ ვიკავებთ, არის კვანტური მაკაბური მოქმედების პროდუქტი.

კოსმოსური კომპიუტერი

ერთია იმის თქმა, რომ სამყარო ჩახლართულის მეშვეობით აშენებს სივრცე-დროს; სულ სხვაა იმის ჩვენება, თუ როგორ აკეთებს ამას სამყარო. პრესკილი და კოლეგები გაუმკლავდნენ ამ რთულ ამოცანას, რომლებმაც გადაწყვიტეს განეხილათ კოსმოსი, როგორც კოლოსალური კვანტური კომპიუტერი. თითქმის ოცი წელია, მეცნიერები აშენებენ კვანტურ კომპიუტერებს, რომლებიც იყენებენ ჩახლართულ ელემენტებში დაშიფრულ ინფორმაციას, როგორიცაა ფოტონები ან პატარა სქემები, პრობლემების გადასაჭრელად, რომლებსაც ტრადიციული კომპიუტერები ვერ ახერხებენ. Preskill-ის გუნდი იყენებს ამ მცდელობების შედეგად მიღებულ ცოდნას იმის პროგნოზირებისთვის, თუ როგორ გადაიქცევა ცალკეული დეტალები წვნიანის ქილაში დამაბნეველ ეტიკეტად.

კვანტური კომპიუტერები მუშაობენ ოპერაციული კომპონენტებით, რომლებიც იმყოფებიან მდგომარეობების სუპერპოზიციაში, როგორც მონაცემთა მატარებლები - ისინი ერთდროულად შეიძლება იყოს ნულები და ერთი. მაგრამ სუპერპოზიციის მდგომარეობა ძალიან მყიფეა. მაგალითად, ზედმეტ სითბოს შეუძლია გაანადგუროს მდგომარეობა და მასში შემავალი მთელი კვანტური ინფორმაცია. ინფორმაციის დაკარგვა, რომელსაც პრესკილი წიგნის დახეულ ფურცლებს ადარებს, გარდაუვალია.

მაგრამ ფიზიკოსებმა უპასუხეს კვანტური შეცდომების გამოსწორების პროტოკოლის შექმნით. იმის ნაცვლად, რომ დაეყრდნოთ ერთ ნაწილაკს კვანტური ბიტის შესანახად, მეცნიერები მონაცემებს ყოფენ რამდენიმე ჩახლართულ ნაწილაკზე. კვანტური შეცდომის გამოსწორების ენაზე დაწერილი წიგნი სავსე იქნება უაზრობით, ამბობს პრესკილი, მაგრამ მისი მთელი შინაარსის აღდგენა შესაძლებელია მაშინაც კი, თუ გვერდის ნახევარი გაქრება.

კვანტური შეცდომის გამოსწორებამ დიდი ყურადღება მიიპყრო ბოლო წლებში, მაგრამ ახლა პრესკილი და მისი კოლეგები ეჭვობენ, რომ ბუნებამ დიდი ხნის წინ მოიფიქრა ეს სისტემა. ივნისში, ჟურნალში მაღალი ენერგიის ფიზიკაში, პრესკილმა და მისმა გუნდმა აჩვენეს, თუ როგორ აღწერს მრავალი ნაწილაკების ჩახლართულობა ჰოლოგრაფიულ საზღვარზე, რომელიც სრულყოფილად აღწერს ერთ ნაწილაკს, რომელსაც გრავიტაცია ზიდავს ანტი-დე-სიტერის სივრცის ნაწილზე. მალდაცენა ამბობს, რომ ამ აღმოჩენამ შეიძლება გამოიწვიოს უკეთესი გაგება იმისა, თუ როგორ შიფრავს ჰოლოგრამა მის გარშემო არსებული სივრცის ყველა დეტალს.

ფიზიკოსები აღიარებენ, რომ მათ სპეკულაციებს დიდი გზა აქვთ გასავლელი რეალობასთან შესატყვისად. მიუხედავად იმისა, რომ ანტი-დე სიტერის სივრცე ფიზიკოსებს სთავაზობს კარგად განსაზღვრულ საზღვრებთან მუშაობის უპირატესობას, სამყაროს არ აქვს ასეთი მკაფიო ეტიკეტი წვნიანის ქილაზე. კოსმოსის სივრცე-დროის ქსოვილი ფართოვდება დიდი აფეთქების შემდეგ და აგრძელებს ამას მზარდი ტემპით. თუ კოსმოსში სინათლის სხივს გაგზავნით, ის არ შემობრუნდება და არ დაბრუნდება; ის გაფრინდება. „გაურკვეველია, როგორ განვსაზღვროთ ჩვენი სამყაროს ჰოლოგრაფიული თეორია“, დაწერა მალდაცენამ 2005 წელს. "უბრალოდ არ არის კარგი ადგილი ჰოლოგრამის დასაყენებლად."

თუმცა, რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს ყველა ეს ჰოლოგრამა, წვნიანის ქილა და ჭიის ხვრელები, ისინი შეიძლება იყოს პერსპექტიული გზები, რომლებიც მიგვიყვანს კვანტური საშინელი აქტივობების შერწყმამდე სივრცე-დროის გეომეტრიასთან. ჭიის ხვრელებზე ნაშრომში აინშტაინი და როზენი განიხილავდნენ შესაძლო კვანტურ შედეგებს, მაგრამ არ უკავშირდებოდნენ მათ ადრინდელ ნაშრომს ჩახლართვაზე. დღეს ამ კავშირს შეუძლია ზოგადი ფარდობითობის კვანტური მექანიკის გაერთიანება კვანტური გრავიტაციის თეორიაში. ასეთი თეორიით შეიარაღებულ ფიზიკოსებს შეეძლოთ გაერკვიათ ახალგაზრდა სამყაროს მდგომარეობის საიდუმლოებები, როდესაც მატერია და ენერგია ჯდება სივრცის უსასრულოდ პატარა წერტილში.

თუ თქვენ ჯერ არ გაგიკვირდებათ კვანტური ფიზიკის საოცრებები, მაშინ ამ სტატიის შემდეგ თქვენი აზროვნება აუცილებლად თავდაყირა დადგება. დღეს მე გეტყვით რა არის კვანტური ჩახლართულობა, ოღონდ მარტივი სიტყვებით, რათა ყველამ გაიგოს რა არის ეს.

ჩახლართულობა, როგორც ჯადოსნური კავშირი

მიკროკოსმოსში მომხდარი უჩვეულო ეფექტების აღმოჩენის შემდეგ, მეცნიერები მივიდნენ საინტერესო თეორიულ ვარაუდამდე. იგი მოჰყვა ზუსტად კვანტური თეორიის საფუძვლებს.

წარსულში მე ვისაუბრე იმაზე, თუ როგორ იქცევა ელექტრონი ძალიან უცნაურად.

მაგრამ კვანტური, ელემენტარული ნაწილაკების ჩახლართულობა ზოგადად ეწინააღმდეგება ნებისმიერ საღ აზრს, სცილდება ყოველგვარ გაგებას.

თუ ისინი ურთიერთობდნენ ერთმანეთთან, მაშინ განშორების შემდეგ მათ შორის ჯადოსნური კავშირი რჩება, თუნდაც ისინი დაშორდნენ რაიმე, თვითნებურად დიდი მანძილით.

ჯადოსნური იმ გაგებით, რომ მათ შორის ინფორმაცია მყისიერად გადაიცემა.

როგორც ცნობილია კვანტური მექანიკიდან, გაზომვამდე ნაწილაკი სუპერპოზიციაშია, ანუ მას აქვს ერთდროულად რამდენიმე პარამეტრი, ბუნდოვანია სივრცეში და არ აქვს ზუსტი სპინის მნიშვნელობა. თუ გაზომვა კეთდება ადრე ურთიერთქმედების ნაწილაკებიდან ერთ-ერთზე, ანუ ტალღის ფუნქცია იშლება, მაშინ მეორე მაშინვე, მყისიერად პასუხობს ამ გაზომვას. არ აქვს მნიშვნელობა რამდენად შორს არიან ისინი ერთმანეთისგან. ფანტაზია, არა.

როგორც ცნობილია აინშტაინის ფარდობითობის თეორიიდან, ვერაფერი აღემატება სინათლის სიჩქარეს. იმისათვის, რომ ინფორმაციამ ერთი ნაწილაკიდან მეორემდე მიაღწიოს, საჭიროა სულ მცირე სინათლის გავლის დროის გატარება. მაგრამ ერთი ნაწილაკი მყისიერად რეაგირებს მეორის გაზომვაზე. სინათლის სიჩქარის შესახებ ინფორმაცია მას მოგვიანებით მიაღწევდა. ეს ყველაფერი საღი აზრი არ ჯდება.

თუ ელემენტარული ნაწილაკების წყვილს გავყოფთ ნულოვანი საერთო სპინის პარამეტრით, მაშინ ერთს უნდა ჰქონდეს უარყოფითი სპინი, ხოლო მეორე დადებითი. მაგრამ გაზომვამდე, სპინის მნიშვნელობა სუპერპოზიციაშია. როგორც კი გავზომეთ პირველი ნაწილაკის სპინი, დავინახეთ, რომ მას აქვს დადებითი მნიშვნელობა, ამიტომ მაშინვე მეორე იძენს უარყოფით სპინს. თუ პირიქით, პირველი ნაწილაკი იძენს სპინის უარყოფით მნიშვნელობას, მაშინ მეორე იძენს მყისიერად დადებით მნიშვნელობას.

ან ასეთი ანალოგია.

ჩვენ გვაქვს ორი ბურთი. ერთი შავია, მეორე თეთრი. გაუმჭვირვალე სათვალეებით დავფარეთ, ვერ ვხვდებით რომელი რომელია. ჩვენ ვერევით, როგორც თითების თამაშში.

თუ ერთ ჭიქას გახსნით და ხედავთ, რომ თეთრი ბურთია, მაშინ მეორე ჭიქა შავია. მაგრამ თავიდან ჩვენ არ ვიცით რომელი რომელია.

ასეა ელემენტარული ნაწილაკების შემთხვევაშიც. მაგრამ სანამ მათ შეხედავთ, ისინი სუპერპოზიციაში არიან. გაზომვამდე ბურთულები თითქოს უფერულია. მაგრამ გაანადგურა ერთი ბურთის სუპერპოზიცია და დაინახა, რომ ის თეთრია, მეორე მაშინვე შავი ხდება. და ეს ხდება მყისიერად, იქნება თუ არა ერთი ბურთი მაინც მიწაზე და მეორე სხვა გალაქტიკაში. ერთი ბურთიდან მეორეზე შუქის მიღწევას ჩვენს შემთხვევაში, ვთქვათ, ასობით წელი სჭირდება და მეორე ბურთი გაიგებს, რომ გაზომვა გაკეთდა მეორეზე, ვიმეორებ, მყისიერად. მათ შორის დაბნეულობაა.

ცხადია, რომ აინშტაინი და მრავალი სხვა ფიზიკოსი არ ეთანხმებოდნენ მოვლენების ასეთ შედეგს, ანუ კვანტურ ჩახლართულობას. მან კვანტური ფიზიკის დასკვნები არასწორად, არასრულად მიიჩნია და ჩათვალა, რომ ზოგიერთი ფარული ცვლადი აკლია.

პირიქით, ზემოთ აღწერილი აინშტაინის პარადოქსი გამოიგონეს იმის დასანახად, რომ კვანტური მექანიკის დასკვნები არ არის სწორი, რადგან ჩახლართულობა ეწინააღმდეგება საღ აზრს.

ამ პარადოქსს ეწოდა აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის პარადოქსი, შემოკლებით EPR პარადოქსი.

მაგრამ მოგვიანებით A. Aspect-ისა და სხვა მეცნიერების მიერ ჩახლართული ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ აინშტაინი ცდებოდა. კვანტური ჩახლართულობა არსებობს.

და ეს აღარ იყო განტოლებიდან გამომდინარე თეორიული ვარაუდები, არამედ მრავალი ექსპერიმენტის რეალური ფაქტი კვანტურ ჩახლართულობაზე. მეცნიერებმა ეს პირდაპირ ეთერში დაინახეს და აინშტაინი მოკვდა სიმართლის ცოდნის გარეშე.

ნაწილაკები მართლაც მყისიერად ურთიერთქმედებენ, სინათლის სიჩქარის შეზღუდვა მათთვის დამაბრკოლებელი არ არის. სამყარო გაცილებით საინტერესო და რთული აღმოჩნდა.

კვანტური ჩახლართულით, ვიმეორებ, ხდება ინფორმაციის მყისიერი გადაცემა, ყალიბდება მაგიური კავშირი.

მაგრამ როგორ შეიძლება ეს იყოს?

დღევანდელი კვანტური ფიზიკა ამ კითხვას ელეგანტურად პასუხობს. ნაწილაკებს შორის არის მყისიერი კავშირი, არა იმიტომ, რომ ინფორმაცია ძალიან სწრაფად გადაიცემა, არამედ იმიტომ, რომ უფრო ღრმა დონეზე ისინი უბრალოდ არ არიან განცალკევებული, მაგრამ მაინც ერთად არიან. ისინი იმყოფებიან ე.წ. კვანტურ ჩახლართულობაში.

ანუ დაბნეულობის მდგომარეობა არის სისტემის ისეთი მდგომარეობა, სადაც ზოგიერთი პარამეტრისა თუ მნიშვნელობის მიხედვით არ შეიძლება მისი დაყოფა ცალკეულ, სრულიად დამოუკიდებელ ნაწილებად.

მაგალითად, ელექტრონები ურთიერთქმედების შემდეგ შეიძლება განცალკევდნენ სივრცეში დიდი მანძილით, მაგრამ მათი სპინები მაინც ერთადაა. ამიტომ, ექსპერიმენტების დროს ტრიალები მყისიერად ეთანხმებიან ერთმანეთს.

გესმის სად მიდის ეს?

თანამედროვე კვანტური ფიზიკის დღევანდელი ცოდნა დეკოჰერენტობის თეორიაზე დაფუძნებული ერთ რამეზე მოდის.

არსებობს უფრო ღრმა, გამოუვლენელი რეალობა. და რასაც ჩვენ ვაკვირდებით, როგორც ნაცნობ კლასიკურ სამყაროს, მხოლოდ მცირე ნაწილია, უფრო ფუნდამენტური კვანტური რეალობის განსაკუთრებული შემთხვევა.

ის არ შეიცავს სივრცეს, დროს, ნაწილაკების რაიმე პარამეტრს, არამედ მხოლოდ მათ შესახებ ინფორმაციას, მათი გამოვლენის პოტენციურ შესაძლებლობას.

ეს არის ის ფაქტი, რომელიც მოხდენილად და მარტივად ხსნის, თუ რატომ ხდება წინა სტატიაში განხილული ტალღის ფუნქციის კოლაფსი, კვანტური ჩახლართული და მიკროკოსმოსის სხვა საოცრებები.

დღეს კვანტურ ჩახლართულობაზე საუბრისას სხვა სამყარო ახსოვს.

ანუ, უფრო ფუნდამენტურ დონეზე ელემენტარული ნაწილაკი არ არის გამოვლენილი. ის ერთდროულად მდებარეობს სივრცის რამდენიმე წერტილში, აქვს სპინების რამდენიმე მნიშვნელობა.

შემდეგ, ზოგიერთი პარამეტრის მიხედვით, ის შეიძლება გამოვლინდეს ჩვენს კლასიკურ სამყაროში გაზომვის დროს. ზემოთ განხილულ ექსპერიმენტში, ორ ნაწილაკს უკვე აქვს სპეციფიკური სივრცის კოორდინატის მნიშვნელობა, მაგრამ მათი სპინები ჯერ კიდევ კვანტურ რეალობაშია, გამოუვლენელი. არ არის სივრცე და დრო, ამიტომ ნაწილაკების ტრიალი ჩაკეტილია, მიუხედავად მათ შორის უზარმაზარი მანძილისა.

და როცა ვუყურებთ რა სპინი აქვს ნაწილაკს, ანუ ვაკეთებთ გაზომვას, კვანტური რეალობიდან ერთგვარი სპინი გამოვყავით ჩვენს ჩვეულებრივ სამყაროში. და გვეჩვენება, რომ ნაწილაკები მყისიერად ცვლიან ინფორმაციას. უბრალოდ, ერთ პარამეტრში მაინც ერთად იყვნენ, მიუხედავად იმისა, რომ ერთმანეთისგან შორს იყვნენ. მათი დაშორება რეალურად ილუზიაა.

ეს ყველაფერი უცნაური, უჩვეულო ჩანს, მაგრამ ეს ფაქტი უკვე მრავალი ექსპერიმენტით არის დადასტურებული. კვანტური კომპიუტერები დაფუძნებულია მაგიურ ჩახლართულობაზე.

რეალობა გაცილებით რთული და საინტერესო აღმოჩნდა.

კვანტური ჩახლართულობის პრინციპი არ ჯდება ჩვენს ჩვეულ შეხედულებასთან სამყაროს შესახებ.

ასე ხსნის კვანტურ ჩახლართულობას ფიზიკოს-მეცნიერი დ.ბომი.

ვთქვათ, ჩვენ ვუყურებთ თევზს აკვარიუმში. მაგრამ გარკვეული შეზღუდვების გამო, ჩვენ შეგვიძლია შევხედოთ არა აკვარიუმს ისე, როგორც არის, არამედ მხოლოდ მის პროგნოზებს, რომლებიც გადაღებულია ორი კამერით წინ და გვერდით. ანუ, ჩვენ ვუყურებთ თევზს, ვუყურებთ ორ ტელევიზორს. თევზი სხვანაირად გვეჩვენება, რადგან მას ერთი კამერით ვიღებთ წინ, მეორეს პროფილში. მაგრამ სასწაულებრივად, მათი მოძრაობები აშკარად თანმიმდევრულია. როგორც კი პირველი ეკრანიდან თევზი შემობრუნდება, მეორეც მყისიერად ბრუნდება. ჩვენ გაკვირვებული ვართ, ვერ ვხვდებით, რომ ეს იგივე თევზია.

ასე რომ, ეს არის კვანტური ექსპერიმენტი ორ ნაწილაკთან. მათი შეზღუდვების გამო, გვეჩვენება, რომ ორი ადრე ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების სპინები ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია, რადგან ახლა ნაწილაკები ერთმანეთისგან შორს არიან. მაგრამ სინამდვილეში ისინი მაინც ერთად არიან, მაგრამ კვანტურ რეალობაში, არალოკალურ წყაროში. ჩვენ უბრალოდ არ ვუყურებთ რეალობას ისე, როგორც სინამდვილეშია, არამედ დამახინჯებით, კლასიკური ფიზიკის ფარგლებში.

კვანტური ტელეპორტაცია მარტივი სიტყვებით

როდესაც მეცნიერებმა შეიტყვეს კვანტური ჩახლართულობისა და ინფორმაციის მყისიერი გადაცემის შესახებ, ბევრს გაუკვირდა: შესაძლებელია თუ არა ტელეპორტაცია?

მართლაც შესაძლებელი აღმოჩნდა.

ტელეპორტაციაზე უკვე ბევრი ექსპერიმენტი ჩატარდა.

მეთოდის არსი ადვილად გასაგებია, თუ გესმით ჩახლართულობის ზოგადი პრინციპი.

არსებობს ნაწილაკი, მაგალითად, ელექტრონი A და ორი წყვილი ჩახლართული ელექტრონები B და C. ელექტრონი A და წყვილი B, C არიან სივრცის სხვადასხვა წერტილში, რაც არ უნდა შორს. ახლა კი გადავიყვანოთ A და B ნაწილაკები კვანტურ ჩახლართად, ანუ გავაერთიანოთ ისინი. ახლა C ხდება ზუსტად იგივე, რაც A, რადგან მათი ზოგადი მდგომარეობა არ იცვლება. ანუ, A ნაწილაკი, როგორც იქნა, ტელეპორტირებულია C ნაწილაკზე.

დღეს უფრო რთული ექსპერიმენტები ჩატარდა ტელეპორტაციაზე.

რა თქმა უნდა, ყველა ექსპერიმენტი ჯერ მხოლოდ ელემენტარული ნაწილაკებით ტარდება. მაგრამ უნდა აღიარო, ეს წარმოუდგენელია. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენ ყველანი ერთი და იგივე ნაწილაკებისგან შედგება, მეცნიერები ამბობენ, რომ მაკრო ობიექტების ტელეპორტაცია თეორიულად არაფრით განსხვავდება. საჭიროა მხოლოდ ბევრი ტექნიკური საკითხის გადაჭრა და ეს მხოლოდ დროის საკითხია. შესაძლოა, კაცობრიობამ თავის განვითარებაში მიაღწიოს დიდი ობიექტების ტელეპორტირების უნარს და თვით ადამიანისაც კი.

კვანტური რეალობა

კვანტური ჩახლართულობა არის მთლიანობა, უწყვეტობა, ერთიანობა უფრო ღრმა დონეზე.

თუ ზოგიერთი პარამეტრის მიხედვით, ნაწილაკები კვანტურ ჩახლართაში არიან, მაშინ ამ პარამეტრების მიხედვით, ისინი უბრალოდ არ შეიძლება დაიყოს ცალკეულ ნაწილებად. ისინი ურთიერთდამოკიდებულნი არიან. ასეთი თვისებები უბრალოდ ფანტასტიკურია ნაცნობი სამყაროს თვალსაზრისით, ტრანსცენდენტური, შეიძლება ითქვას, სხვა სამყარო და ტრანსცენდენტური. მაგრამ ეს არის ფაქტი, საიდანაც გაქცევა არ არის. დროა აღიარო ის.

მაგრამ სად მიდის ეს ყველაფერი?

გამოდის, რომ კაცობრიობის მრავალი სულიერი სწავლება დიდი ხანია საუბრობს ამ მდგომარეობის შესახებ.

სამყარო, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ, რომელიც შედგება მატერიალური საგნებისგან, არ არის რეალობის საფუძველი, არამედ მისი მხოლოდ მცირე ნაწილი და არა ყველაზე მნიშვნელოვანი. არსებობს ტრანსცენდენტული რეალობა, რომელიც ადგენს, განსაზღვრავს ყველაფერს, რაც ხდება ჩვენს სამყაროში და, შესაბამისად, ჩვენთან.

სწორედ იქ დევს რეალური პასუხები მარადიულ კითხვებზე ცხოვრების აზრის, ადამიანის ჭეშმარიტი განვითარების, ბედნიერებისა და ჯანმრთელობის პოვნის შესახებ.

და ეს არ არის ცარიელი სიტყვები.

ყოველივე ეს იწვევს ცხოვრებისეული ფასეულობების გადახედვას, იმის გაგებას, რომ გარდა მატერიალური სიმდიდრის უაზრო ძიებისა, არის რაღაც უფრო მნიშვნელოვანი და უმაღლესი. და ეს რეალობა სადღაც იქ არ არის, ის ყველგან გარს გვიკრავს, ის გვყოფნის, ის, როგორც იტყვიან, „ჩვენს ხელთაა“.

მაგრამ ამაზე შემდეგ სტატიებში ვისაუბროთ.

ახლა უყურეთ ვიდეოს კვანტური ჩახლართულობის შესახებ.

ჩვენ შეუფერხებლად გადავდივართ კვანტური ჩახლართულიდან თეორიამდე. მეტი ამის შესახებ შემდეგ სტატიაში.