Можно ли использовать квантовую запутанность для сверхсветовой передачи информации?

Один из фундаментальных принципов физики гласит, что никакой сигнал несущий информацию не может двигаться быстрее скорости света. Частицы несущие информацию должны двигаться или медленнее скорости света (для массивных частиц) или со скоростью света (для безмассовых).

Однако, с развитием квантовой механики, возникло много идей, суть которых сводилась к попыткам «обмануть» теорию относительности. В частности, с использованием квантовой запутанности.

Квантовая запутанность

Идею квантовой запутанности можно продемонстрировать на наглядном примере. Если два человека независимо друг от друга будут подбрасывать монетки, то вероятность того, что выпадет орёл или решка для каждого из них будет равна 0.5. Результаты подбрасываний монетки обоими людьми будут не только случайными, но и независимыми друг от друга, а также между ними будет отсутствовать корреляция.

Так это работает в реальном мире. Представим теперь, что монетки особым образом взаимосвязаны между собой. Таким образом, что в случае если первый человек подбросит монетку и ему выпадет орёл, то он сможет с вероятностью большей, чем 0.5 предсказать результат броска второго человека.

В квантовой физике существует явление квантовой запутанности, при котором запутанные частицы именно так себя и ведут. Их собственные угловые моменты — спины, имеют противоположные направления, измеряя спин одной из них, мы мгновенно, со стопроцентной вероятностью, узнаём спин второй, независимо от того, как далеко от нас она находится. Фактически мы узнаём состояние второй частицы быстрее, чем свет от неё мог бы долететь до нас, то есть со сверхсветовой скоростью.

Эксперименты в области квантовой запутанности показали, что скорость передачи этого "взаимодействия" между частицами как минимум в 100 000 раз превышает скорость света, что соответствует границе чувствительности современной техники, а теория говорит о том, что передача этого взаимодействия происходит вообще без задержек во времени.

Как использовать квантовую запутанность для передачи данных?

Как только квантовая запутанность оказалась в поле зрения учёных, сразу же появились идеи о её использовании для передачи данных со сверхсветовой скоростью. Первой идеей было создать квантовый телеграф, в котором мы бы манипулировали одной частицей, меняя её спин, а вторая частица бы на это мгновенно реагировала, выбираем за единицу спин вверх, за ноль спин вниз и можно передавать информацию. Но оказалось, что как только мы в первый раз берём одну из запутанных частиц и определяем её спин, запутанность тут же разрушается и последующие манипуляции с первой частицей уже не вызывают никакого отклика у второй.

После этого появилась идея использовать множество пар запутанных частиц: берём одну частицу, определяем её спин, на другом конце получают противоположный и готово, информация передана. Однако, такой подход оказался не рабочим, дело в том, что когда мы изначально берём частицу, мы не знаем направление её спина, измерив его, мы тут же передадим эту информацию на другой конец линии связи, но, поскольку мы заранее не знаем, куда направлен спин, то не знаем и какую информацию при этом отправляем.

В связи с вышесказанным сверхсветовая передача данных долгое время оставалась невозможной, с точки зрения физики, и если говорить строго, с точки зрения общепризнанной науки, то она остаётся невозможной до сих пор. Но в 2006 году была опубликована статья «Uncollapsing the wave function by undoing quantum measurements», в которой учёные рассматривают так называемое слабое квантовое измерение, которое позволило бы определить направление спина частицы, не разрушая запутанности. Это позволило бы подбирать частицы с нужным спином перед отправкой "сигнала" и соответственно отправлять не случайные направления спина, а необходимые для кодировки информации.

Данная статья вызвала бурную дискуссию в научных кругах, большинство учёных отнеслись к этим исследованиям крайне скептически, так как с одной стороны идеи слабого измерения выдвигаются ещё с 80-х годов, и каждый раз в них находят существенные ошибки, а с другой, если исследования окажутся верными, то придётся пересматривать все основы современной физики, которые уже множество раз подтверждены в экспериментах.

Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.