Знание – сила, 2000 №08

Еще раз повторим. В опыте участвуют: исходная частица С, частица В, которой передадутся ее свойства, и, самое главное, частица А – посредник, связанный с обоими фотонами и отрицающий свойства каждого. Чтобы отрицать их, не надо их определять. Не надо развязывать «мешок», в котором спрятан переменчивый Протей! В квантовом мире любые измерения искажают свойства частицы. Буковки в «паспорте» тут же меняются местами, стоит его развернуть. Изображение в «зеркале» тут же оживает, стоит в него вглядеться.

Но как тогда понять, что фотон А, например, противоположен фотону С? Что ж, приборы позволяют обойти эту теоретическую ловушку. Мы можем отметить, что такая-то пара частиц является «антисимметрично коррелированной». Но кому какие свойства принадлежат, нам не дано знать. Под нашими взорами частица становится собственным отражением, а ее отражение – частицей. Все перепутывается в зыбком квантовом мире, и «тень говорит голосом человека, а человек подражает собственной тени, и их фигуры незразличимы».

Лазерный свет минует кристалл. Так возникают эти разноцветные круги (кристалл должен располагаться в центре фотографии, но мы его не видим). Однако «антисимметрично коррелированную» пару образуют лить фотоны, находящиеся в точках пересечения двух зеленых кругов.

Прервем перечень сравнений и символов. Пора переходить от теории к практике. Героями опыта, поставленного в Инсбруке, были незримо связанные друг с другом фотоны. Чтобы их получить, ученые направляли на нелинейный оптический кристалл световые импульсы, длившиеся всего 150 миллионных долей одной миллиардной доли секунды (генерировал их титаносапфировый лазер красного излучения). Видимые световые сигналы преобразовывались в ультрафиолетовые. Цайлингер помешал на их пути еще один нелинейный кристалл, и тогда возникала пара фотонов красного света – А и В. Хитрость заключалась в том, что плоскости колебаний обеих частиц были теперь всегда перпендикулярны друг другу. С этого момента, если одна из них была поляризована в горизонтальной плоскости, другая совершала колебания лишь в вертикальной плоскости и наоборот. Так получили первую пару «связанных» частиц. Ничего более точного об их поляризации не требовалось знать. Фотон В был «чистым листом», на котором ученые собирались записать свойства другого фотона (С), -или же «зеркалом», в котором появится чужое изображение.

Вторую пару фотонов (С и D) тоже получили с помощью нелинейного кристалла. Затем фотон С определенным образом поляризовали – у него появился свой «паспорт». Четвертый фотон (D), посторонний на этом карнавале превращений, ученые использовали, чтобы в нужный момент активизировать измерительные приборы.

Сердцем этой установки стало полупроницаемое зеркало. Оно помогло связать друг с другом фотоны А и С. Эти частицы либо отражались от поверхности зеркала, либо проникали сквозь нее. Возможных вариантов событий было четыре. В любом случае оба фотона были теперь связаны друг с другом. Значит, свойства фотона С (он ведь имел свой «паспорт») автоматически передавались частице В. Теперь та была точь-в-точь такой же, как ее прототип, находившийся в нескольких метрах отсюда. По щелчку детектора определяли, что телепортация состоялась.

Наш рассказ состоит из повторений и уточнений. Опишем еще раз схему этого необычного опыта. Телепортируемая частица движется в левой части установки. Внезапно она исчезает: «теряет свою идентичность». В тот же миг, в том же направлении, но в нескольких метрах отсюда – в правой части установки – начинает двигаться такая же частица, с теми же самыми характеристиками, что и первая. Вот и все. Телепортация состоялась. «Мы имеем дело с совершенно новым способом передачи информации» – говорит Чарлз Беннетт.

Повторимся: в этом опыте не происходит никакого переноса элементарной частицы из одной точки пространства в другую. Нет, в приемном устройстве уже имеется свой фотон. Передается лишь информация о какой-то характеристике этого фотона (в данном случае речь идет о поляризации). Одна из частиц копирует информацию, которой обладает другая частица.

После нескольких лет проб и ошибок Цайлингер и его коллеги научились телепортировать до сотни частиц в час. Тем временем французский физик Серж Харош начал проводить опыты по телепортации уже на атомарном уровне.

– Я думаю, что в скором времени мы научимся «связывать» друг с другом даже крупные молекулы, – оптимистично говорит Цайлингер.

Однако проблем слишком много. Чем сложнее квантовый объект, тем труднее изолировать его от внешнего мира. Если же объект контактирует с внешним миром, то его неопределенное состояние тотчас преобразуется в «нечто определенное», и тогда процесс «связывания» прерывается.

Теперь, как отмечает Антон Цайлингер, его интересуют так называемые мультифотонные состояния, когда образуется сразу несколько пар фотонов, которые параллельно «связываются» друг с другом. Инсбрукским физикам уже удалось проделать подобный опьгг с тремя фотонами.

Наконец, участники эксперимента намерены значительно увеличить расстояние, на котором осуществляется телепортация: пока все происходило в пределах лабораторной комнаты, сейчас в планах ученых – передача информации на двадцать и более километров. Ведь еще пять лет назад группа исследователей из Женевского университета доказала, что два «связанных» друг с другом фотона могут телепатически общаться по стекловолоконному кабелю длиной 23 километра, проложенному по дну Женевского озера.

Десятки раз журналисты спрашивали Цайлингера, когда же удастся телепортировать человека. Физик отвечает на это лишь покачиванием головы: «Нам следует раз и навсегда забыть об этом».

Увы, ошибается тот, кто думает, что с помощью телепортации можно преодолеть барьер, воздвигнутый скоростью света. Еще Чарлз Беннетт, один из авторов идеи квантовой телепортации, осознал, что сведения, передаваемые с ее помощью, делятся на два сорта: на те, что транслируются квантовомеханическим способом (то есть со сверхсветовой скоростью), и те, что передаются классическим способом (то есть скорость их передачи не превышает скорости света).

Хотя «связанные» друг с другом фотоны, обмениваясь информацией, делают это с бесконечно большой скоростью, однако лицо, передавшее некое сообщение, может узнать от своего адресата о том, что телепортация состоялась (и наоборот), лишь прибегнув к классическому способу – к радио- или кабельной связи. Во время инсбрукского эксперимента специальный счетчик отмечал, все ли три детектора фотонов получили сигнал одновременно или нет. Эти приборы были соединены друг с другом кабелем, значит, они обменивались информацией лишь со скоростью, не превышающей скорости света.