Квантовая запутанность полагает, что действие над одной частицей мгновенно влияет на другие частицы, весьма отдаленные от нее. За последнее время впервые это явление было продемонстрировано на предметах знакомого нам мира, а не только на микроэлементах.


Альберт Эйнштейн, пытавшийся оспорить теорию квантовой механики и, тем самым, внесший огромный вклад в ее развитие. Фото: AFP/AFP/Getty Images

Явление квантовой запутанности, представляющее, на первый взгляд, невидимые связи между удаленными друг от друга частицами, оспаривает человеческую интуицию. Когда два элемента спутаны друг с другом, они устанавливают невидимые связи через посредника, так, к примеру, предполагаемая пара монет падает всегда одной и той же стороной, даже если бросают их одновременно в совершенно разных местах.

Явление квантовой запутанности (Quantum Entanglement) можно наблюдать на примере двух или нескольких частиц, запутанных друг с другом на основании математического выражения (волновой функции). Вопреки обычной логике, любые частицы, в том числе и свет, могут устанавливать связи между собой, чтобы влиять друг на друга. Проведенные опыты подтверждают данное явление.

В последние годы было проведено много экспериментов, убеждающих в существовании данного явления. Время от времени мы слышим, что исследователям удалось сохранить состояние запутанности в течение довольно длительного времени. До сих пор исследования проводились лишь над мельчайшими частицами, типа электронов, запутанных друг с другом, при холодной температуре, приближенной к абсолютному нулю.

В минувшем месяце исследование данного явления поднялось еще на одну ступень. Согласно отчету, международной группе исследователей удалось расширить рамки, т. е. получить результаты исследований при комнатной температуре и не только над мельчайшими частицами, находящимися ниже уровня атома, но и над более крупными телами, типа алмазов, размером 3 мм. Исследователи подвергли алмазы лазерному облучению, и, в тот момент, когда измеряли резонанс одного элемента, мгновенно можно было определить уровень резонанса второго.

Для установления взаимозависимости (запутанности) понадобилось менее чем одна тысячная миллиардной доли секунды. Профессор Юваль Гефен из израильского института Вайцмана подчеркнул в своем интервью газете «Великая Эпоха», что успех исследования «более чем впечатляющий. Он доказывает, что необычные явления квантовой механики проявляются не только в микромире, но и в макромире».

«Привидения, действующие на расстоянии»

Первым выдвинувшим идею запутывания, хоть и не использовал этот термин, был Альберт Эйнштейн, который пытался на основе этого исключительного явления убедить в неполноценности теории квантовой механики. Годами велись жаркие споры между ним и создателями квантовой теории, особенно с датским физиком Нильсом Бором.

В 1947 году Эйнштейн описал явление запутанности, как «действия привидений на расстоянии» (Spooky action at a distance). До этого, в декабре 1926 года, Эйнштейн писал Нильсу Бору: «Квантовая механика очень впечатляет, однако внутренний голос мне подсказывает, что она пока не реальна». По словам профессора Гефена, уже в двадцатых годах минувшего столетия Эйнштейн назвал математическую модель квантовой механики «существенно вероятностной, но неполноценной».

Гефен пояснил: «Спустя 80 лет, оглядываясь назад, кажется, что Эйнштейн, в отличие от других, ввел более глубокое понимание квантовой механики, внес значительный вклад в развитие этой теории, что подтверждает получение им Нобелевской премии. Его целью было бросить вызов, так как он понимал лучше любого из них».

Профессор Грин Браун из Колумбийского университета, США, в своей статье признает значение квантовой запутанности и подчеркивает, что она опирается на существующие взаимные связи, не носящие местный характер. То, что происходит здесь, должно быть запутано с тем, что происходит там, даже, если ничего не переходит отсюда туда. Это значит, согласно его теории, что «уже невозможно относиться к Вселенной, как прежде: пространство между двумя предметами, независимо от его величины, не гарантирует независимость предметов друг от друга».

Внедрение в компьютерный мир?

Глядя с позиции настоящего времени, можно предположить, что через несколько лет эта загадочная запутанность будет способствовать продвижению в компьютерном мире, в области квантовой компьютеризации, позволяя увеличивать на несколько порядков вычислительную мощность.

Квантовые компьютеры базируются на явлении запутанности и предлагают мощные параллельные вычисления, намного сильнее известных в настоящее время. Однако до этого еще далеко, так как исследователям пока не удается добиться сохранения состояния запутанности на более длительное время.

Согласно Гефену, если пытаться построить квантовый компьютер, то он быстро разрушится, т.к. по истечении «очень короткого времени кубиты (квантовые биты) начинают запутываться со всем, находящимся в их окружении».

Однако, комментируя новое исследование, Гефен подчеркнул: «Доступность микроскопических составных частей, запутанных друг с другом, способствует прогрессу и поощряет наши усилия в создании квантового компьютера».