Австрия: квантовые тайны телепортации.

В первой части мы попытались объяснить основы квантовой телепортации. А теперь, собственно, переходим к тому, что сотворили с атомами, а точнее – с ионами кальция в Австрии и бериллия в США. И попробуем оценить, как эти опыты повлияют на будущее человечества.

Итак, сначала две группы учёных создали пару запутанных ионов (условно атом «1» и «2»), квантовые функции которых были, можно сказать, мистически связаны, но неизвестны по определению.

Это как проделать произвольные манипуляции с двумя шариками в чёрном ящике вслепую, не включая свет.

Затем физики взяли третий ион («3»), квантовую функцию которого опять-таки измерить нельзя, и запутали его с одним из ионов (допустим «1») от первой пары.

Потом физики провели измерение квантовых параметров (в данном эксперименте – спин и фаза) у ионов «1» и «3».

Этот конкретный результат и передавался физически (с вполне конечной скоростью, а вовсе не мгновенно).

Далее, руководствуясь правилами вычисления волновых функций, физики определяли, какой гейт нужно применить к иону номер «2», чтобы в результате его волновая функция стала копией таковой у иона «3», каким он был до эксперимента.

Таким образом, ион «2» становился идентичным третьему – осуществлялась телепортация.

Хотя какая же именно была та волновая функция, что телепортировалась – оставалось принципиально непознаваемым.

Вычислить её из переносимой физически информации было невозможно – этой информации там просто не было.

Так что принцип квантовой физики – нельзя измерить квантовые параметры частицы, не изменив их самим фактом измерения – оставался незыблемым.

Кстати, прекрасно соблюдался и другой закон физики – запрет на клонирование частиц.

Он гласит, что двух частиц с одинаковыми квантовыми состояниями одновременно быть не может.

Но ведь исходная частица, состояние которой переносилось на новую, сама в ходе опыта становилась другой.

Теперь вернёмся к началу. Почему нельзя телепортировать вещество?

Видимо, потому, что для этого нужно телепортировать все квантовые параметры частицы. А это не только спин или фаза вращения, но и много-много других чисел.

Препятствие тут в том, что, измеряя какой-то один из этих параметров, мы непоправимо меняем всё квантовое состояние частицы, как бы «задевая» другие параметры.

Так что, представляется, скопировать частицу полностью невозможно, хотя телепортировать некий её параметр – реально.

Зато для квантовых компьютеров новые опыты – путеводная звезда и свет в конце тоннеля. Такие компьютеры оперируют не с битами, а с кубитами (квантовыми битами).

Если один бит кодируется в компьютере зарядом или напряжением (есть – нет, 1-0), то кубит – неким квантовым параметром носителя (тем же спином, например).

А так как он носит вероятностный характер, то получается что один элемент такого компьютера (фотон или ион) находится сразу в двух состояниях – 0 и 1. Два кубита представляют сразу четыре числа – 00, 01, 10 , 11. Вообще – n кубитов – это 2 в степени n чисел.

А операции с ними квантовый компьютер проводит, ну очень упрощённо, как над матрицей (говорят «суперпозиция кубитов») – одномоментно.

 Ведь само физическое устройство квантового компьютера предполагает проведение операций (тех самых гейтов) не над кубитами даже, а де-факто над квантовыми состояниями частиц-носителей информации.

Потому там, где обычный компьютер вычисляет функцию f от одного x, квантовый компьютер получает сразу все значения этой функции от всех x.

Это и называют квантовым параллелизмом, который сулит в далёкой перспективе компьютеры такой мощности, что нынешние перед ними – как деревянные счёты.

Пространство-то представления чисел при линейном росте количества кубитов возрастает экспоненциально.

Вот здесь мы, человечество, и попытаемся распутать все возможности квантовой запутанности, ведь хотя квантовое состояние таких частиц для каждой из них по отдельности измерить нельзя, их общее квантовое состояние может быть определено, что и даёт возможность телепортации квантовых состояний.

Это, в свою очередь, наряду с огромным потенциалом представления информации, также станет ключевым моментом в квантовом компьютере, так как именно телепортацией в нём и будут передаваться данные между кубитами.

Наконец, достижение наших героев выглядит ещё более многообещающим, в свете того, что теперь в качестве физических носителей кубитов можно использовать долгоживущие атомы, а не «легкомысленные» фотоны.

Мы далеки от мысли, что, собирая материал для данной статьи, сумели целиком и полностью разобраться во всех тонкостях квантовой телепортации и квантовых вычислений. Поэтому дополнения и поправки – приветствуются.



Читайте также...



alieneternal