Ученые изучали так называемую "квантовую запутанность" - явление, при котором квантовое состояние частиц должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если частицы разнесены в пространстве, сообщает Полит.ру со ссылкой на журнал Nature. Вследствие этого явления возникают корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами частиц. До сих пор неизвестно, что же в действительности происходит во время квантового запутывания.

- Квантовая запутанность и почему ее не любил Эйнштейн (СПРАВКА)


Запутанные частицы отличаются от обычных тем, что ряд их характеристик находятся в зависимости между собой. Например, спин фотона может принимать всего два значения: единица и минус единица. Квантовая механика утверждает, что если одновременно измерить спины запутанных частиц, то один всегда окажется единицей, а другой - минус единицей. При этом теория не накладывает ограничение на скорость взаимодействия частиц и не объясняет его механизмы.

В новом эксперименте ученые "запутали" два фотона, затем разделили их и послали по оптоволоконному кабелю из Женевы в две разные деревни - Сатиньи и Жюсси, расположенные в 18 километрах друг от друга. Во время прохождения пути у фотонов измеряли их "цвет" (длину волны). В соответствии с представлениями квантовой механики, "цвет" менялся. Необычным оказалось то, что характеристики обеих частиц менялись одновременно, словно каждый фотон мог "чувствовать" поведение другого.

Расчеты показали, что гипотетический фактор, согласующий характеристики фотонов, должен был двигаться со скоростью, в 100 тысяч раз превышающей скорость света. По мнению авторов работы, "физики должны принять, что в природе существует такая возможность и разработать соответствующие модели". Возможно также, что фотоны приобрели одну и ту же информацию до того, как покинули Женеву, но измерения ученых свидетельствуют, что это не так.

По словам физиков, возможность передачи информации со скоростью, превышающей скорость света, не противоречит квантовой теории, но механизм этого явления еще должен быть выяснен.

Согласно теории относительности, скорость любого процесса в природе не превосходит скорости света, и за время измерения фотоны не успевают повлиять друг на друга. Запутанные фотоны должны вести себя как независимые частицы, но многочисленные измерения показали, что параметры все равно остаются взаимосвязаны.

Квантовая запутанность и почему ее не любил Эйнштейн (СПРАВКА)

"Квантовая запутанность" (англ. Entanglement) - квантовомеханическое явление, при котором квантовое состояние двух или большего количества объектов должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если отдельные объекты разнесены в пространстве.

Вследствие этого возникают корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами объектов. Например, можно приготовить две частицы, находящиеся в едином квантовом состоянии так, что когда одна частица наблюдается в состоянии со спином, направленным вверх, то спин другой оказывается направленным вниз, и наоборот, и это несмотря на то, что согласно квантовой механике, предсказать, какие фактически каждый раз получатся направления, невозможно.

Иными словами, создаётся впечатление, что измерения, проводимые над одной системой, оказывают мгновенное воздействие на запутанную с ней. Однако то, что понимается под информацией в классическом смысле, всё-таки не может быть передано через запутанность быстрее, чем со скоростью света.

Раньше исходный термин "entanglement" переводился противоположно по смыслу - как запу́танность, но смысл слова заключается в сохранении связи даже после сложной биографии квантовой частицы. Так что при наличии связи между двумя частицами в клубке физической системы, "подергав" одну частицу, можно было определить другую.

Квантовая запутанность является основой таких будущих технологий, как квантовый компьютер и квантовая криптография, а также она была использована в опытах по квантовой телепортации. В теоретическом и философском плане данное явление представляет собой одно из наиболее революционных свойств квантовой теории, так как можно видеть, что корреляции, предсказываемые квантовой механикой, совершенно несовместимы с представлениями о, казалось бы, очевидной локальности реального мира, при которой информация о состоянии системы может передаваться только посредством её ближайшего окружения.

Различные взгляды на то, что в действительности происходит во время процесса квантовомеханического запутывания, ведут к различным интерпретациям квантовой механики.

Связность - это одно из тех свойств квантовой теории, за которое её не любил Альберт Эйнштейн и некоторые другие учёные. В 1935 году Эйнштейн, Подольский и Розен сформулировали знаменитый ЭПР парадокс, который показал, что из-за связности квантовая механика становится нелокальной теорией. Известно, как Эйнштейн высмеивал связность, называя его "кошмарным дальнодействием" и считал основным препятствием всеобщей применимости теории относительности. (По материалам Wikipedia.)

Отметим, что за прошедшие годы выдвигалось множество гипотез, которые пытались объяснить запутанность. Многие ученые даже сомневались в том, что подобный эффект существуют. Новые опыты однозначно доказывают существование квантовой запутанности, однако ничего не могут сказать о механизмах взаимодействия.