Блог Чадюка Вячеслава

        

НОБЕЛІВСЬКА ПРЕМІЯ ЗА КВАНТОВУ ТЕЛЕПОРТАЦІЮ 

    Нобелівську премію з фізики у 2022 отримали Ален Аспект, Джон Клаузер і Антон Зейлінгер ("за експерименти із заплутаними фотонами, встановлення порушення нерівностей Белла та новаторство квантової інформаційної науки"). 

Ейнштейн критично ставився до ймовірнісного характеру квантової механіки та до невизначеностей, які виникають в ній при квантових вимірюваннях. Він вважав закони квантової механіки неповними і шукав можливості це довести у нескінченних дискусіях з Н. Бором, який відстоював концепцію квантової невизначеності як фундаментального принципу існування  матерії. У 1935 р. з’являється стаття Альберта Ейнштейна, Бориса Подольського та Натана Розена, з описанням уявного експерименту, який нібито заперечував справедливість принципу невизначеності Гейзенберга. Суть експерименту ось у чому.

    Нехай внаслідок розпаду частинки С, імпульс р_С якої відомий, утворюються дві однакові частинки А та В. Імпульси частинок згідно із законом збереження імпульсу повинні задовольняти співвідношенню р_А + р_В = р_С. Вимірявши імпульс частинки А, ми за цим співвідношенням можемо знайти імпульс частинки В. Вимірявши координату частинки В і знаючи її імпульс, ми отримуємо одночасно значення і координати, і імпульсу частинки, що забороняється принципом невизначеності Гейзенберга. У фізиці це називають парадоксом ЕПР (Ейнштейна-Подольського-Розена) або аргументом ЕПР на користь неповноти квантової механіки, наявності в ній схованих параметрів.

    Якщо припустити все ж таки справедливість принципу невизначеності, то дану ситуацію можна пояснити наявністю зв’язку між частинками А та В, який призводить до того, що вимірювання імпульсу частинки А викличе збурення її стану і миттєву зміну стану частинки В, тобто координати обох частинок стануть невизначеними. Таке пояснення парадоксу ЕПР дає копенгагенська інтерпретація.

    Частинки зі зв’язаними станами називаються сплутаними частинками (англ. entangled particles) або частинками зі сплутаними станами; вони описуються єдиною хвильовою функцією, незалежно від відстані між ними, а передача збурення від частинки до частинки і миттєва зміна стану частинок внаслідок вимірювання називається редукцією (колапсом) хвильової функції. Оскільки хвильова функція не несе ніякого фізичного змісту, то і про передачу сигналу від частинки до частинки з надсвітловою швидкістю не йдеться.

У 1964 р. ірландським фізиком Джоном Беллом були отримані співвідношення (нерівності Белла), які дозволяють на основі статистичної обробки результатів квантових вимірювань зробити висновок щодо справедливості або квантової механіки з її імовірнісним характером поведінки частинок, або теорій, в яких за допомогою виявлення схованих параметрів в квантово-механічному описанні мікросвіту можна буде точно знайти імпульси і координати частинок. Теорема Белла стверджує, що можна експериментально довести, чи є імовірнісний характер квантової механіки наслідком наявності в ній неврахованих параметрів.

Джон Клаузер розвинув ідеї Джона Белла та реалізував в практичному експерименті. Це довело, що квантову механіку не можна замінити теорією, яка використовує приховані змінні.

У 1982 р. французький фізик Алан Аспект з колегами здійснив експеримент, який підтвердив, спираючись на нерівності Белла, копенгагенську інтерпретацію квантової механіки.

У 2004 р. групі Антона Зейлінгера вдалося провести квантову телепортацію, яка дозволила перемістити квантовий стан від однієї частинки до іншої на відстані.