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.