Квант. Путеводитель для запутавшихся - Джим Аль-Халили

об оригинальной частице, но на другом конце создается ее идентичная копия.

Важно подчеркнуть, что квантовая телепортация не предполагает какой-то мгновенной нелокальной транспортировки, поскольку часть информации, необходимой для реконструкции квантовой системы в конечной точке, по-прежнему приходится переносить классическим образом (то есть не быстрее скорости света). Но красота этого метода заключается в том, что остаток информации, который теряется в процессе сканирования/измерения и который, как считалось, нам не позволит узнать принцип неопределенности, подлежит восстановлению в конечной точке благодаря нелокальной связи запутанных частиц.

Мне также следует подчеркнуть, что, получая всю информацию, мы не просто создаем копию оригинальной частицы. Мы изменяем ее квантовое состояние – посредством измерения – и воссоздаем ее снова. Нам не нужно физически переносить саму частицу, поскольку нам достаточно и квантовых атрибутов – нам достаточно информации. Две квантовых частицы в одинаковом квантовом состоянии поистине идентичны таким образом, который не имеет аналогов в классическом мире. Поэтому перенос всего информационного содержания квантовой частицы равносилен переносу самой частицы.

Само собой, в масштабах, необходимых для телепортации человека, все становится гораздо сложнее. Можете ли вы представить степень запутанности, которая нужна для переноса полного квантового состояния всех частиц в наших телах? Только подумайте, какую головную боль доставит нам декогеренция!

Никто не может предсказать, насколько быстро в будущем пойдет развитие в этом направлении. Некоторые физики полагают, что у нас не получится даже построить квантовый компьютер, в то время как другие уверены, что до его появления осталось от силы лет десять.

Как бы то ни было, в одном сомнений нет: мы еще не прощаемся с квантом.

Нас ждет светлое будущее. Нас ждет Квант.

Литература для дополнительного чтения

Существует множество научно-популярных книг о квантовой механике и связанных дисциплинах современной физики. Однако не все они одинаково хорошо разъясняют фундаментальные идеи непрофессионалам. Вот мой список тех, которым это удается:

Jim Al-Khalili. Black Holes, Wormholes and Time Travel (Institute of Physics Publishing, 1999). Пожалуй, нет ничего удивительного в том, что я рекомендую именно эту книгу в качестве самого доступного из когда-либо написанных объяснения предложенных Эйнштейном теорий относительности и природы пространства и времени!

Julian Barbour. The End of Time (Phoenix, 1999). Сложная книга для непосвященных, но она того стоит. Барбур описывает радикально новую теорию природы времени. Он предлагает полностью отринуть концепцию времени, поскольку это лишь иллюзия. В процессе он объясняет теорию относительности и квантовую механику и показывает, как они согласуются друг с другом.

James Т. Cushing. Quantum Mechanics: Historical Contingency and the Copenhagen Hegemony (University of Chicago Press, 1994). Покойный Джим Кушинг предполагает, что, если бы Дэвид Бом предложил свою интерпретацию теории на заре квантовой механики, стандартной стала бы именно она, а не Копенгагенская. Эта книга заставляет задуматься, однако непрофессионалам она может показаться немного сложноватой.

Paul Davies and Julian Brown. The Ghost in the Atom (Cambridge University Press, 1986 and Canto, 1993). В первой главе приводится подробное объяснение квантовой теории, а остаток книги основан на серии интервью, которые Дэвис взял у нескольких ведущих квантовых физиков для ВВС Radio. В результате в книге содержится несколько уникальных личных взглядов на квантовую механику. Читать ее очень интересно.

Brian Greene. The Elegant Universe (Vintage, 2000).[80] Получившая широкое признание глубокая книга о поисках теории всего. Грин является одним из ведущих экспертов по теории струн; его книга весьма длинна, но она того стоит. Начиная с теории относительности и квантовой механики, Грин ведет читателя к десяти – и одиннадцатимерному пространству-времени.

John Gribbin. Schrodinger's Kittens and the Search for Reality (Weidenfeld & Nicolson, 1995). Гриббин – признанный мастер демистификации квантовой механики. Эта книга – продолжение его классического сочинения «В поисках кота Шрёдингера»[81] (которое в 1980-х годах познакомило целое поколение с тайнами квантовой механики). Здесь Гриббин критикует стандартную копенгагенскую интерпретацию и вместо этого поддерживает другую трактовку – прочитайте книгу, чтобы узнать, какую именно!

Tony Hey and Patrick Walters. The Quantum Universe (Cambridge University Press, 1987). Прекрасно иллюстрированная книга о принципах квантовой механики и множестве ее применений в нашей повседневной жизни, от электроники до астрономии.

Michia Kaku. Visions (Oxford University Press, 1998). Необычайно вдохновляющая книга, в которой выдвигаются предположения, как наука XXI века изменит нашу жизнь, подарив нам генную инженерию, искусственный интеллект, квантовые компьютеры и многое другое.

David Lindley. Where Does the Weirdness Go? (BasicBooks, 1996). Эта научно-популярная книга прекрасно справляется с демистификацией идей квантовой механики. Ее автор приводит множество доводов в поддержку стандартной (копенгагенской) интерпретации квантовой механики).

Ray Mackintosh, Jim Al-Khalili, Bjorn Jonson and Teresa Pefia. Nucleus: A Trip into The Heart of Matter (Canopus, 2001). Будучи, пожалуй, единственным глянцевым альбомом о ядерной физике, эта книга описывает природу атомов и их ядер. Она рассказывает историю зарождения ядерной физики и объясняет, какую роль в ее развитии сыграла квантовая механика, а также демонстрирует огромное количество применений ядерной физики, от ядерной медицины до объяснения сияния солнца.

J.P. McEvoy and Oscar Zarate. Introducing Quantum Theory (Totem Books, USA, 1996 and Icon Books, UK, 1999). Чудесно иллюстрированный экскурс в историю квантовой теории, которая развивалась в работах ключевых ученых XX столетия. Иллюстратор Оскар Зарате стал лауреатом премии Уилла Айснера за лучший графический роман, но эта увлекательная и легкая книга не вымысел.

N. David Mermin. Boojums All The Way Through (Cambridge University Press, 1990). Сборник эссе ведущего квантового физика. Вероятно, лучшее, что написано о теории Белла и нелокальности в квантовой механике. Помимо этого, в книге собрано множество других удивительных историй, рассказанных прославленным популяризатором науки.

Roger Penrose. The Emperor's New Mind (Oxford University Press, 1989).[82] Публикация этой книги сопровождалась шумихой; было даже организовано несколько международных конференций для обсуждения идей Пенроуза о природе сознания и искусственном интеллекте. В книге прекрасно объясняется квантовая механика и описывается возможный путь к теории квантовой гравитации.

Lee Smolin. Three Roads to Quantum Gravity (Weidenfeld & Nicolson, 2000). Взгляд практика на поиски теории квантовой гравитации.

Daniel F. Styer. The Strange World of Quantum Mechanics (Cambridge University Press, 2000). Дэн Стайер доступно объясняет значение эксперимента Эйнштейна – Подольского – Розена и теоремы Белла. Будучи сложнее других, эта книга, однако, стоит потраченного на нее времени, если вы готовы работать вдумчиво.

Если этого недостаточно, обратитесь к следующим книгам, многие из которых стали бестселлерами и уже признаны классикой: J.C. Polkinghorne (The Quantum World), Frank Close (The Cosmic Onion), George Gamow (Mr Tompkins in Paperback), R.P. Feynman (QED: The Strange