Противно на законите на класическата механика, ние се научихме да предаваме информация по-бързо от скоростта на светлината. РИА Новости разбра как кубитите обменят данни и защо е невъзможно телепортирането на материален обект.
Мистериозен квантов свят
В квантовия свят информацията се измерва в кубити. За разлика от класическите битове, те са в състояние да останат едновременно в две състояния - логическа нула и едно - докато не бъдат измерени, или по-скоро да се прочете информация.
Ролята на кубит се играе от изкуствен атом с две енергийни нива. Ако атомът е на долното енергийно ниво, състоянието на системата е логическа нула, на горното е логично. Физически един кубит може да бъде въплътен във фотон, молекула, йон, атом, квантова точка - във всичко, което излъчва и абсорбира кванти от електромагнитна енергия. Например, свръхпроводящите кубити са електрическа верига, изработена от тънки слоеве от метал, охладени до ултра ниски температури, между които двойки електрони тунели през тънки слоеве изолатор.
Тъй като говорим за квантовия свят, е невъзможно да се каже в какво състояние е електронът в кубита във всеки момент от времето. Това отваря възможности за телепортация - предаване на нещо в космоса.
„Квантовата телепортация изисква три суперпозиционирани кубита. Да речем, че трябва да прехвърляме информация от първия елемент към третия и те не трябва да взаимодействат, тоест не трябва да са близо. Тогава третият и вторият кубит се заплитат с помощта на логическа операция - състоянията им стават взаимозависими, а самите те се наричат заплетени. И ако се измерва състоянието на един от тях, тогава състоянието на втория автоматично ще бъде противоположно. Това е като да хвърляш черни и бели топки в кутия и след това да извадиш една от тях на случаен принцип: цветът на втория ще се знае със 100% вероятност “, казва Иля Беседин, инженер в лабораторията за свръхпроводими метаматериали в NUST MISIS.
Тогава вторият кубит трябва да взаимодейства с първия. Има два основни начина да ги накарате да „разговарят“. Първо, резонансната честота на един атом се променя така, че да съвпада с честотата на друг, след което възбуждането от един преминава в друг през електрическото поле. Вторият вариант е системата да бъде изложена на микровълново излъчване, така че коефициентът на абсорбция на един атом зависи от състоянието на друг. След като кубитите са "говорили", състоянията им се четат.
Промоционално видео:
Всъщност в този момент кубитите се превръщат в класически битове с известна информация. Тогава се извършва логическа операция на третия кубит и се оказва, че е в състояние на първата. Спомнете си, че първият и третият кубит никога не са взаимодействали, с изключение на индиректната „комуникация“през втория кубит. В допълнение, третият е бил във връзка с втория, преди той да е обменял информация с първия.
Объркани ли сте? След това си представете, че имате А за изпита и споделихте радостта си с баща си. Тогава отидоха при майка ми и й казаха същото. И тя ти каза, че е надраскала колата. И след вашия разговор, татко по непознат начин научава за тази беда. Трудно е да разбереш квантовата механика - по-добре е просто да се примириш с нейните закони.
Не можете да спорите с теорията на относителността
С помощта на квантовата телепортация информацията може да се предава на дълги разстояния. Досега рекордът принадлежи на китайски учени, изпратили данни от Земята до спътник на над 1400 километра. Освен това самите кубити обменят данни моментално, дори по-бързо от скоростта на светлината.
Учените потвърдиха това, като едновременно измерват състоянието на два заплетени кубита на различни места. Оказа се, че те наистина „усещат“промените помежду си по-бързо от движението на светлината.
За извличане на информация от кубит тя трябва да бъде декодирана с помощта на класически битове, скоростта на предаване на които не може да надвишава скоростта на светлината. По този начин, въпреки че квантовият свят предоставя невероятни възможности, хората поради своята класическа природа понякога просто не могат да се възползват изцяло от тях.
„Но квантовата телепортация е идеална за криптирано предаване на данни. Разбира се, информацията може да бъде криптирана и с помощта на класически алгоритми. Но този метод има слабост: обмен на ключове. При достатъчна изчислителна мощност прихващаното криптиране винаги може да бъде прочетено “, казва експертът.
А протоколите, базирани на квантовата телепортация, ви позволяват математически да докажете, че квантовата линия не се подслушва. Веднага след като външен човек се свърже с него, качеството на прехвърлянето на квантовото състояние значително се влошава, независимо от техническото оборудване на натрапника. И двете страни веднага откриват, че разговорът им вече не е частен.
Няма ли да има телепорт?
За да споделите забавен видеоклип с приятел, имате нужда и от компютри, или от смартфони. Същото е и с телепортирането на данни между кубитите: за да прехвърлите състоянието са ви нужни кубит на предавател и кубит на приемник, които вече са разположени на правилното място. Тоест преди да изпратите данни, трябва физически да преместите обекта, който ще го получи. И засега можем да правим това само по класически начин: по добре позната траектория - от точка "А" до точка "В". И в никакъв случай не мигновено.
А какво да кажем за телепортацията на всеки материален обект като цяло - например на човек? В крайна сметка материята се състои от атоми, тоест квантови системи, между които може да се предава информация. За да направите това, ще трябва да телепортирате данни за всички атоми на тялото на други атоми, разположени на друго място, и по този начин да пресъздадете човек.
Но за всеки акт на прехвърляне се изисква сложно техническо оборудване. Човек с тегло около 70 килограма съдържа 6,7 * 1027 атома. Невероятно е трудно да се предава информация за всички частици със 100% точност - и в момента това не е технически осъществимо. Все пак телепортирането на материален предмет е твърде привлекателна задача, за да се откаже.
