Вам может показаться, что все это чепуха. Что ж, до 1993 года так и было. В тот год Чарльз Беннетт при участии группы коллег со всего мира доказал, что благодаря квантовой механике идеальная телепортация теоретически возможна, хотя пока что только на квантовом уровне. Прежде считалось, что телепортация квантовой системы исключается принципом неопределенности: мы не можем просканировать квантовую систему и собрать всю возможную информацию о ней, чтобы воссоздать ее в другом месте. Это, конечно, так, но при добавлении нового ингредиента эту проблему получается обойти, а этим ингредиентом выступает… запутанность. Снова.

Основная идея такова. Пусть частица, которую нужно телепортировать из точки А в точку Б, называется частицей х. В устройстве также содержится две подобные частицы, у и z. Две этих частицы запутаны и направлены в точки А и Б. Теперь в точке А находится оригинальная частица х, которую мы хотим телепортировать, а также частица у. Определенным способом измерив их вместе, мы получаем некоторую информацию об х. Остальная часть информации об х неизбежно теряется, так как принцип неопределенности не позволяет нам знать о ней все одновременно.

Однако факт измерения теперь привел к коллапсу запутанного состояния у и z и наделил частицу z, находящуюся в точке Б, информацией, которая связана с информацией, потерянной при измерении х вместе с у.

Информация, которую мы получили при сканировании х, теперь переносится в точку Б более традиционным способом и вместе с той информацией, которая уже находится в частице z, это дает нам всю информацию, необходимую нам в точке Б. Теперь мы можем зашифровать эту информацию в подобную х частицу и получим, по сути, точно воссозданную в точке Б частицу х.

Разница между квантовой телепортацией и обычной передачей факса.

Вверху: Когда изображение передается при помощи факса, оригинальный лист остается неповрежденным и создается лишь приблизительная копия.

Внизу: При квантовой телепортации теряется вся информация 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.

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.