Запутанный вояж

Свершилось чудо: китайские физики объявили, что им удалось передать фотоны на немыслимое доселе расстояние в 1200 километров. Теперь можно заявить: телепортация существует! Не спешите, однако, радоваться: квантовая телепортация — это немного не та телепортация, о которой мы читали в фантастических романах и смотрели в фильмах. Поэтому «ВМ» попыталась разобраться, по поводу чего так радуются физики всего мира, и имеет ли отношение к этому эксперименту cтоль любимая фантастами нультранспортировка. НОСКИ ПОРАСКИДАЛИ Сначала о китайцах. Речь о первом успехе их квантового спутника связи QUESS, который продемонстрировал передачу информации между парами запутанных фотонов, находящихся в 1,2 тысячи километров друг от друга. Запутанные фотоны — это одно из явлений квантовой механики, при котором рожденные одномоментно две частицы оказываются так связаны друг с другом, что изменение одной из них моментально влечет за собой такое же изменение другой, невзирая на разделяющее их расстояние. Для наглядности можно представить себе, скажем, пару совершенно идентичных носков. Один остался в шкафу, а второй уехал вместе с вами в чемодане, скажем в Ижевск (аккурат 1200 километров от Москвы). На беззащитный московский носок напала моль, проделав в нем дырку определенной конфигурации, и в тот же самый момент на носке в Ижевске появилась абсолютно такая же дыра. Это явление, названное Эйнштейном «призрачным взаимодействием на расстоянии», и продемонстрировали в итоге китайцы. На спутник поместили генератор запутанных фотонов, после чего эти парные квантовые «носки» со спутника разъединили, раскидав по двум наземным станциям, находящимся в 1200 километрах друг от друга. По словам исследователей, проведенный эксперимент «открывает новые возможности для реализации квантовых каналов связи на расстояниях, принципиально недоступных на Земле». Вот эти-то каналы и не дают сейчас спокойно спать большому числу физиков. — 1200 км — это рекорд, — объяснил «ВМ» Максим Журавлев, старший научный сотрудник кафедры квантовой физики и наноэлектроники НИУ МИЭТ. — Ведь два связанных фотона представляют собой один объект, пусть и очень протяженный. С увеличением расстояния между ними растут «шумы», искажения передачи, всякие посторонние воздействия, и увеличивается вероятность того, что связанные фотоны перестанут быть единым целым и распадутся на два отдельных объекта. ХАКЕР БЕЗ РАБОТЫ Зачем разносить их на расстояния? В о первых, для защиты информации — говорят, дешифровать закодированную с помощью квантовых средств информацию хакерам не под силу, а если таковые и найдутся, отправитель и получатель шифровки сразу узнают о попытке взлома, так как любое вмешательство в такую систему нарушает запутанность. Во-вторых, длина волоконных квантовых систем криптографии пока не превышает 100–300 километров. Но передавать безопасно данные надо и на гораздо большие — трансконтинентальные (а в перспективе и транспланетные) — расстояния. Как это сделать, пока не ясно. То есть в абстрактной теории все довольно красиво: вы — на Земле, ваш бизнес-партнер — на Марсе, между вами — спутник, генерирующий и «расчленяющий» пары запутанных фотонов (одна частица отправляется на Землю, а другая — на Марс). Нужно что-то сообщить? «Наносите» информацию на свой набор фотонов — партнер мгновенно и без помех получает ее. Ну и в-третьих, есть еще масса других перспектив. Например, квантовый компьютер, созданием которого уже какое десятилетие грезит ученый люд. В отличие от обычного, где каждый бит информации может быть лишь в одном из двух состояний — ноля или единицы, в квантовом компьютере информацией правят кубиты, каждый из которых может пребывать в обоих состояниях одновременно, что существенно ускоряет процессы. И сегодня это единственная реальная возможность серьезно нарастить вычислительные мощности в таких непроходимых пока по скоростям областях, как генетика, химия, биология или астрономия. — Если сделаем квантовый компьютер, это позволит быстро, чуть ли не мгновенно, проектировать разные лекарства, делать анализ ДНК, синтезировать абсолютно новые вещества, объясняет Максим Журавлев. — Ведь процесс вычисления того, как, скажем, должны быть упакованы атомы в каком-нибудь кристалле или сложной молекуле, сейчас занимает слишком много времени. Есть и еще одно направление, к которому, например, проявляет серьезный интерес Гугл. Это ускорение поиска информации из неупорядоченной базы данных. Скажем, у вас есть сервер, на который отовсюду сыпятся данные без всякой сортировки: поисковые запросы, документы, новости, музыка и так далее. Квантовый компьютер сможет мгновенно находить из всего этого хаоса нужное. Но это будущее, в настоящем же в границах Земли сохранить «запутанность» частиц пока что удавалось лишь на расстоянии в 143 километра, так что за спутниками, перекачивающими информацию через космос, действительно может быть будущее. В китайском эксперименте обе наземные станции находились высоко в горах, что свело к минимуму «умирание» запутанности фотонов при их прохождении через атмосферу. Поймать удалось не все посланные «носки» (ревнивые коллеги из-за рубежа поговаривают об 1 из 6 миллионов) — чтобы улов оказался «жирнее», нужна отладка всех процессов. И китайцы заявили, что следующим этапом станет организация постоянной квантовой спутниковой линии — для этой самой отладки. Для мгновенного перемещения между планетами используется артефакт «Звездные врата», который сначала дематериализует объект, потом передает его в «разобранном» виде через искусственную кротовую нору и на выходе опять материализует. Есть и местная телепортация — с планеты на орбитальный корабль, с корабля на корабль и т.д.