Три мифа о квантовой телепортации

Несмотря на то, что явление квантовой телепортации изучается уже довольно давно, у людей, далёких от науки, зачастую имеется неверное понимание того, что же это такое. Попробую развеять некоторые мифы, связанные с этой частью науки.

Миф 1: Квантово телепортировать можно любой объект.

На самом деле, при квантовой телепортации мгновенно передаются не сами объекты, а информация, записанная на них при помощи квантовых состояний. Таким состоянием, например, может быть поляризация фотонов. Фотон может иметь одну из двух различных поляризаций: например, горизонтальную и вертикальную. Их можно использовать как биты: скажем, 0 будет соответствовать горизонтальной поляризации, а 1 — вертикальной. Тогда передача состояния одного фотона другому обеспечит и передачу записанной информации.

В случае квантовой телепортации передача данных происходит следующим образом. Вначале создаётся пара так называемых квантово сцепленных фотонов. Это означает, что их состояния оказываются в некотором смысле связанными: если у одного при измерении поляризация окажется горизонтальной, то у другого всегда будет вертикальной и наоборот, при чём и тот, и другой вариант возникают с одинаковой вероятностью и совершенно случайным образом. Затем эти фотоны разносятся: один остаётся у источника сообщения, а другой уносится к его приёмнику.

Когда источник хочет передать своё сообщение, он связывает свой фотон с ещё одним фотоном, состояние (то есть поляризация) которого точно известно, а затем производит измерение поляризации обоих своих фотонов. В этот момент согласованным образом меняется состояние и фотона, находящегося у приёмника. Приёмник измеряет его поляризацию и узнаёт по другим каналам связи результаты измерений фотонов источника, и по этим данным однозначно устанавливает, какой бит информации был передан.

Миф 2: С помощью квантовой телепортации можно передавать информацию со скоростью выше скорости света.

По современным представлениям передача состояния между сцепленными фотонами происходит мгновенно, таким образом, может возникнуть ощущение, что и информация передаётся мгновенно. Это, однако, не так, поскольку хотя состояние и было передано, прочитать его и расшифровать послание, можно только после передачи дополнительной информации о том, каковы же поляризации двух фотонов, находящихся у источника. Эта дополнительная информация передаётся по классическим каналам связи и скорость её передачи превышать скорость света не может. Такое ограничение возникает из-за того, что результаты измерений в квантовом мире абсолютно случайны.

Миф 3: Получается, что квантовая телепортация совершенно неинтересна.

Конечно, на практике оказывается, что процесс квантовой телепортации, возможно, не такой захватывающий, как это может показаться по его названию, однако и он имеет важное практическое применение. В первую очередь, это безопасная передача данных. Всегда можно перехватить сообщение, посланное по классическим каналам связи, однако воспользоваться им сможет только тот, у кого находится второй сцепленный фотон. Все остальные прочитать сообщение просто не смогут. Это уже используется в устройствах квантовой криптографии в некоторых финансовых организациях, хотя до повсеместного внедрения ещё далеко.

Фото: Varsha Y S

Источник: https://zen.yandex.ru/media/physh/tri-mifa-o-kvantovoi-teleportacii-59be309a77d0e664a7b93f8e?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com 17.09.2017