Will we ever be able to teleport? - Sajan Saini

Сможем ли мы когда-нибудь телепортироваться? — Саджан Сейни

Переводчик: Ola Królikowska Редактор: Ростислав Голод

Is teleportation possible?

Возможна ли телепортация?

Could a baseball transform into something like a radio wave,

Может ли бейсбольный мяч трансформироваться в подобие радиоволны,

travel through buildings,

путешествовать сквозь здания,

bounce around corners,

огибать углы

and change back into a baseball?

и снова превратиться в бейсбольный мяч?

Oddly enough, thanks to quantum mechanics, the answer might actually be yes.

Как это ни странно, согласно квантовой механике, ответ: «Да».

Sort of.

Вроде бы.

Here's the trick.

Вот в чём фокус.

The baseball itself couldn't be sent by radio,

Сам мяч нельзя передать посредством радиоволн,

but all the information about it could.

но всю информацию о нём — вполне можно.

In quantum physics, atoms and electrons

В квантовой физике атомы и электроны

are interpreted as a collection of distinct properties,

понимаются как совокупность различных свойств,

for example, position,

таких как положение,

momentum,

and intrinsic spin.

момент

и собственный спин.

The values of these properties configure the particle,

Значение этих свойств задаёт частицу,

giving it a quantum state identity.

придавая ей квантовую идентичность.

If two electrons have the same quantum state,

Если два электрона имеют одно и то же квантовое состояние,

they're identical.

они идентичны.

In a literal sense, our baseball is defined by a collective quantum state

В прямом смысле наш мяч определяется множеством квантовых состояний,

resulting from its many atoms.

в которых находятся его атомы.

If this quantum state information could be read in Boston

Если бы информация о квантовом состоянии могла быть прочитана в Бостоне

and sent around the world,

и отправлена по всему миру,

atoms for the same chemical elements could have this information

атомы тех же химических элементов могли бы получить эту информацию,

imprinted on them in Bangalore

затем их можно воссоздать в Бангалоре

and be carefully directed to assemble,

и направить на сборку,

becoming the exact same baseball.

в результате чего мы получим такой же бейсбольный мячик.

There's a wrinkle though.

Правда, есть одно но.

Quantum states aren't so easy to measure.

Квантовые состояния не так просто измерить.

The uncertainty principle in quantum physics

Принцип неопределённости в квантовой физике

implies the position and momentum of a particle

подразумевает, что положение и момент частицы

can't be measured at the same time.

не могут быть измерены в одно и то же время.

The simplest way to measure the exact position of an electron

Самый простой способ измерения точного положения электрона

requires scattering a particle of light, a photon, from it,

требует рассеивания частицы света, фотона,

and collecting the light in a microscope.

и сбора света в микроскопе.

But that scattering changes the momentum of the electron in an unpredictable way.

Но рассеивание изменяет момент электрона непредсказуемым образом.

We lose all previous information about momentum.

В результате мы теряем всю предыдущую информацию о моменте.

In a sense, quantum information is fragile.

В некотором смысле квантовая информация довольно зыбкая.

Measuring the information changes it.

Измерение информации меняет её.

So how can we transmit something

Как же нам передавать то,

we're not permitted to fully read without destroying it?

что мы не можем полностью считывать, не уничтожив при этом?

The answer can be found in the strange phenomena of quantum entanglement.

Ответ найдём в странных явлениях квантовой запутанности.

Entanglement is an old mystery from the early days of quantum physics

Запутанность — это давняя загадка, известная с первых дней квантовой физики,

and it's still not entirely understood.

и это явление до сих пор не до конца изучено.

Entangling the spin of two electrons results in an influence

Запутанность спина двух электронов означает влияние,

that transcends distance.

превосходящее расстояние.

Measuring the spin of the first electron

Спин первого электрона определяет,

determines what spin will measure for the second,

какой спин будет у второго электрона,

whether the two particles are a mile or a light year apart.

независимо от расстояния между ними, будь то километр или световой год.

Somehow, information about the first electron's quantum state,

Каким-то образом информация о квантовом состоянии первого электрона,

called a qubit of data,

так называемая кубит данных,

influences its partner without transmission across the intervening space.

влияет на соседние электроны без передачи через промежуточное пространство.

Einstein and his colleagues called this strange communcation

Эйнштейн и его коллеги назвали эту странную связь

spooky action at a distance.

«жутким дальнодействием».

While it does seem that entanglement between two particles

Кажется, что запутанность между двумя частицами

helps transfer a qubit instantaneously across the space between them,

помогает мгновенно передавать кубит через пространство,

there's a catch.

однако есть загвоздка.

This interaction must begin locally.

Данное взаимодействие должно начаться локально.

The two electrons must be entangled in close proximity

Два электрона должны быть запутаны в непосредственной близости,

before one of them is transported to a new site.

прежде чем один из них будет перенесён на новый участок.

By itself, quantum entanglement isn't teleportation.

Сама по себе квантовая запутанность не является телепортацией.

To complete the teleport,

Чтобы совершить телепортацию,

we need a digital message to help interpret the qubit at the receiving end.

нам нужно цифровое сообщение, чтобы помочь интерпретировать кубит

на принимающей стороне.

Two bits of data created by measuring the first particle.

У нас два бита данных, созданных путём измерения первой частицы.

These digital bits must be transmitted by a classical channel

Эти цифровые биты должны передаваться по классическому каналу, ограниченному

that's limited by the speed of light, radio, microwaves, or perhaps fiberoptics.

скоростью света, радио, микроволнами и, возможно, оптическим волокном.

When we measure a particle for this digital message,

Когда для цифрового сообщения измеряется частица,

we destroy its quantum information,

мы уничтожаем её квантовую информацию,

which means the baseball must disappear from Boston

так что бейсбольный мяч должен исчезнуть из Бостона

for it to teleport to Bangalore.

и затем появиться в Бангалоре.

Thanks to the uncertainty principle,

Благодаря принципу неопределённости,

teleportation transfers the information about the baseball

телепортация передаёт информацию о мяче

between the two cities and never duplicates it.

между двумя городами и никогда не дублирует её.

So in principle, we could teleport objects, even people,

Поэтому в принципе мы могли бы телепортировать объекты и даже людей,

but at present, it seems unlikely we can measure the quantum states

но в настоящее время маловероятно, что мы можем измерить квантовое состояние

of the trillion trillion or more atoms in large objects

триллион триллионов или более атомов в больших объектах,

and then recreate them elsewhere.

а затем воссоздать их в другом месте.

The complexity of this task and the energy needed is astronomical.

Сложность этой задачи и энергозатраты просто астрономические.

For now, we can reliably teleport single electrons and atoms,

Пока мы можем телепортировать одиночные электроны и атомы,

which may lead to super-secured data encryption

что может привести к самому защищённому шифрованию данных

for future quantum computers.

в будущих квантовых компьютерах.

The philosophical implications of quantum teleportation are subtle.

Философские последствия квантовой телепортации весьма коварны.

A teleported object doesn't exactly transport across space

Телепортируемый объект не до конца путешествует в пространстве

like tangible matter,

как реальная материя.

nor does it exactly transmit across space, like intangible information.

Также не передаётся в пространстве как неуловимая информация.

It seems to do a little of both.

Кажется, что происходит и одно, и другое.

Quantum physics gives us a strange new vision

Квантовая физика даёт нам необычное новое видение

for all the matter in our universe as collections of fragile information.

всей материи нашей вселенной как хранилища ускользающей информации.

And quantum teleportation reveals new ways to influence this fragility.

Квантовая телепортация раскрывает новые способы влияния на эту хрупкость.

And remember, never say never.

Помните, что нет ничего невозможного.

In a little over a century,

За чуть более века

mankind has advanced from an uncertain new understanding

человечество перешло от неопределённого понимания нового явления

of the behavior of electrons at the atomic scale

поведения электронов в атомном масштабе

to reliably teleporting them across a room.

до их безопасной телепортации в пределах комнаты.

What new technical mastery of such phenomena

Какие технические возможности для телепортации

might we have in 1,000, or even 10,000 years?

появятся у нас через тысячу или даже десять тысяч лет?

Only time and space will tell.

Только время и пространство знают ответ.