Можно ли передавать информацию, не обмениваясь частицами?
Группа учёных из Саудовской Аравии и США под руководством Хатима Салиха (Hatim Salih) из Научно-технического городка имени короля Абдул-Азиз ибн Сауда утверждает, что разработала метод передачи информации между источником и получателем без обмена какими-либо физическими частицами.
«Ну вот, как обычно, сенсационности для не пожалели даже школьной программы...» — подумает читатель и будет до некоторой степени прав. Но лишь до предельно малой степени.
В сердце спроектированного прибора — множество светоделителей — устройств из призм и зеркал (несколько упрощая) с очень высокой отражающей способностью. Когда одна сторона информационного канала (Алиса) отправляет фотон через первый светоделитель, а вторая (Боб) имеет детектор прямо за этим устройством, то Боб может либо активировать детектор, либо не активировать его. Пока детектор выключен, фотон существует в суперпозиции одновременных состояний, в одном из которых он будет отражён, а в другом — пропущен через светоделитель, что позволит ему интерферировать самому с собой после отражения в двух правильно расположенных зеркалах.
Но когда детектор Боба включён, ситуация меняется: волновая функция фотона вынуждена коллапсировать, и частица должна выбирать, какое из двух состояний следует «предпочесть».
Схема обмена информацией без частиц (иллюстрация Hatim Salih et al.).
Второй светоделитель расположен там, где оба потенциальных маршрута фотона пересекаются, и за этим светоделителем у Боба тоже есть детектор. Когда относительно детектора и светоделителя правильно расположены ещё два зеркала, конфигурация этого элемента в целом начинает повторять первый, что приводит к появлению серии «петель» в форме ромба.
В итоге начинает действовать квантовый эффект Зенона, согласно которому некое метастабильное состояние распадётся тем позже, чем чаще его будут измерять с помощью приборов. В данном случае Боб может сообщить Алисе, включены ли все его детекторы, без необходимости пропускать хотя бы один фотон между собой и Алисой. Ведь если все детекторы работают, в игру вступает квантовый эффект Зенона, и волновая функция фотона постоянно коллапсирует в одно и то же состояние высокой вероятности — отражённое, заставляя фотон выдавать сигнал на один из двух выходных детекторов на стороне Алисы. Ну а если все детекторы Боба выключены, повторяемая интерференция волновой функции с самой собой приводит к активации второго из двух детекторов Алисы.
Конечно, описанная схема неидеальна. Если Боб включит только один из удалённых детекторов, находящихся в следующих элементах системы, волновая функция фотона дойдёт до состояния, когда её, скорее всего, удастся зарегистрировать на той части установки, что находится под контролем Боба, а значит, цель — обмен информацией без посылки фотона — не будет достигнута.
Чтобы снять эту проблему, исследователи использовали то, что они называют «цепным квантовым эффектом Зенона». Идея уловки в том, чтобы вторичные контуры системы светоделитель — детектор сбрасывали волновую функцию в конце каждого большого контура так, чтобы вероятность обнаружения фотона на стороне Боба хотя и не исчезала, но никогда не достигала слишком больших значений.
Как полагают учёные, бесконечное количество первичных и вторичных контуров в такой системе должно гарантировать, что фотон всегда заставит сработать правильный детектор на стороне Алисы и никогда не закончит свой путь в одном из детекторов Боба, что будет означать стопроцентно свободную от частиц связь между Алисой и Бобом.
Ссылка на пост
ts 17 апр 2013 в 22:53