Нас разберут на атомы и пошлют куда подальше

Возьмите лист бумаги, сделайте в разных концах дырки. Теперь согните лист так, чтобы дырки совпали. Получается, что раньше расстояние между дырками было большим, а теперь его нет совсем. Если научиться изгибать пространство так же, как бумажный лист, две точки во Вселенной совпадут, расстояние между ними исчезнет. Все - лететь никуда не надо. Это называется дырочной телепортацией. «Случайной» дырочной телепортацией пробуют даже объяснить загадочные исчезновения в Бермудском треугольнике: сначала исчезает радиосвязь, потом самолет исчезает с экрана локатора. А все, мол, потому, что самолет постепенно попадает в вакуумную дырку.

Когда будет возможна такая телепортация, никто пока не знает. Ученые пошли другим путем, путем квантовой телепортации. И она у них получилась!

Телепортация - не фантастика

Кажется, самая сумасшедшая фантастика века двадцатого сейчас, в начале двадцать первого, может стать реальностью. Две недели назад в «Клубе любознательных» доктор технических наук Георгий Успенский делился мечтой о том, что полеты к сверхновым звездам на гравитационных кораблях - это вполне реальное и прогнозируемое будущее космонавтики («Грузы будут поднимать в космос на веревочке», «КП», 3 июля).

Дальше - больше. Казалось бы, абсолютно киношно-фантастическая идея - телепортация. Какой-нибудь командор Глюк, замаявшись отстреливаться из бластера от злобных космических монстров, в мгновение ока разлагается на элементарные частицы - и бац! - вспышка света, и он уже материализовался на спасительной альфе Центавра. Полеты командора - это пока хлеб Голливуда, фабрики грез. Но вот телепортацией самых маленьких частиц - квантов - уже успешно занимаются вполне серьезные физики.

«Комсомолке» об этом рассказывает директор Физико-технологического института РАН академик Камиль ВАЛИЕВ. В свое время разработки лауреата Ленинской премии академика Валиева во многом определили развитие отечественной электронной промышленности.

- Есть такая интересная идея в квантовой информатике - квантовая телепортация, - с загадочной улыбкой сообщил мне Камиль Ахметович.

- Серьезно?

- Она - в следующем. Да, телепортация - это идея из фантастических романов. Допустим, надо в другой галактике создать ваше подобие. Для этого вас надо досконально изучить и это полное описание туда, в другую галактику, переслать. А там воспроизвести вас по этому описанию! На современном этапе развития науки уже осуществима телепортация в полном смысле. Но только квантовая, а не на уровне сложного тела вроде человека.

Каким образом? Есть у вас квантовая частица в заданном состоянии, и в другом месте вы получаете ее точное подобие - другую частицу. Это и будет телепортацией. Для нее нужен особый канал связи: сама частица по нему не передается, а переводится ее состояние. А поскольку атомные частицы тождественны, то, передав состояние исходной частицы, вы получаете точно такую же! (То есть, видимо, если мы научимся сразу передавать множество квантов, получится тот самый командор Глюк на альфе Центавра. - Ю. С.).

- То есть телепортация уже доказана?

- Да, экспериментально квантовая телепортация осуществлена. Все укладывается в рамки квантовой физики. Так уж получилось, что сначала идею придумали писатели, а потом оказалось, что в квантовом мире такая возможность есть. Но учтите, - предупреждает Валиев, - исходная частица при телепортации разрушается. Таковы законы квантовой физики: не разрушая здесь, нельзя получить там новое. Так что при телепортации тут вы будете разрушены, а там - воссозданы.

Получается, что телепортация, которой чуть ли не на каждой странице «грешат» герои фантастики, - это своеобразное самоубийство: ведь в другой галактике буду уже не я, а копия, пусть и очень точная. Чтобы переместиться туда, надо пожертвовать собой здешней, всеми своими клетками, вплоть до последнего атома. А там тебя соберут уже из других частиц. Это смерть здесь и новое рождение там. Только в кино все просто...

Кто такая Элис?

Ученые обосновали теоретическую возможность квантовой телепортации в 1993 году. Но лишь к самому концу ХХ века дошла очередь до экспериментов. Физики из Калифорнийского технологического института, университета Орхуса в Дании и университета Уэльса телепортировали пучок фотонов. Внешне все выглядело скромно: прибор для телепортации поместился на столе. Ученым удалось взять луч света и создать его точную копию в другом месте.

- Это и есть первая настоящая телепортация, - заявил Джеф Кимбл, один из исследователей. Вскоре то же самое удалось австрийцам и итальянцам. Стало ясно: телепортация - не выдумка.

Но как же это все-таки происходит? При искусно созданных условиях две частицы или два луча света становятся «связанными» - воздействие на один из них незамедлительно передается на другой. Как говорит Кимбл, «связь означает, что, если вы пощекочете одного, второй засмеется». Похожим образом ведет себя разорвавшийся на две части снаряд. «Поймав» один осколок и измерив его импульс, можно назвать величину импульса второго осколка, как бы далеко он ни улетел.

Благодаря этой связи и стала реальной телепортация: раньше считалось, что, даже уничтожив объект, нельзя получить о нем полную информацию. А как же тогда создать точную копию? Теперь часть информации переносится на «связанную» частицу.

Вернемся к эксперименту. Отправитель - физики называют его Элис (Alice - «А») - берет частицу, которую нужно передать, и комбинирует ее с кодирующим устройством. Внешне на выходе получается полная бессмыслица. «Элис» отправляет эту абракадабру получателю - его называют Бобом (Bob - «B»), тот пропускает ее через декодер. «Боб складывает их вместе, - объясняет Кимбл, - и получает описание квантового состояния исходного объекта». В калифорнийском эксперименте на выходе получился тот же луч света, что и был на входе!

На Марс - по факсу

Для объяснения превращения физики приводят знакомую всем передачу факсов: «телепорт» - это почти что факсовый аппарат, только работает он с трехмерными объектами. И копия получается точной, а не бледной и приблизительной, как бумажка, выползающая из факса. Но когда вы передаете факс, первоначальный документ остается целым и невредимым. При телепортации же он неизбежно разрушается.

Раз уж сами ученые такое сравнение предложили, давайте продолжим: факсы, как известно, часто не проходят, застревают на половинке листа, строчки слипаются, не читаются, «плывут»... Это нервирует. Но оригинал-то - чистый, красивый - всегда при вас! А при телепортации - все, прошла ошибка - ничего восстановить не удастся. Так и будешь ходить за тысячи световых лет от родного дома со сплюснутым носом, не «прошедшим» левым ухом, а то и вовсе одна половинка будет на Марсе, а другая - в земном аппарате застрянет. И будут две барышни по телефону созваниваться: слушай, а может, кванты закончились?

Так это все представишь и думаешь: может, оно и к лучшему, что пока только с квантами экспериментируют? Правда, сейчас они уже пытаются телепортировать атомы и ионы. Поговаривают о бактериях. Кто знает, может, и до человека очередь дойдет?

«Давайте пока ограничимся переносом бактерии, - говорит Кимбл. - Для начала нужно будет выяснить, будет ли телепортированная бактерия фактически той же самой или лишь очень хорошей копией?» А пока исследователи пытаются телепортировать уже не кванты - атомы.

СЛОВАРИК «КП»

ТЕЛЕПОРТАЦИЯ - это когда человек или объект исчезает в одном месте, а в другом появляется его абсолютно точная копия. Оригинал «сканируется», чтобы получить все данные о нем, информация переносится в нужное место и по ней «строится» копия - не из вещества оригинала, а из других атомов.

КВАНТ-частица-носитель свойств какого-либо физического поля. Квант электромагнитного поля - фотон, квант поля звуковых колебаний - фонон и т. д.

АНЕКДОТ В ТЕМУ

Физик долго растолковывает коллеге проблему: «Ну, представьте себе, как если бы вы уже знали, что такое телепортация... Эй, ээээй! Ну е-мое. И этот исчез!»