[Dar]

для ленивых которым лень заглядывать по ссылкам
копирую сюда основные интересные моменты (на мой взгляд)

Квантовая телепортация — одно из наиболее интересных и парадоксальных проявлений квантовой природы материи, вызывающее в последние годы огромный интерес специалистов и широкой публики. Имеется большое число теоретических и экспериментальных работ, исследующих различные аспекты квантовой телепортации.

квантовый объект, в качестве которых могут быть, например, два связанных фотона, в процессе разделения сохраняют некое подобие информационной связи (эффект «спутывания», «связывания» (entangled)). При этом квантовое состояние одного, например поляризация или спин, может мгновенно время передаваться на другой фотон, который при этом становится аналогом первого, который коллапсирует, исчезает, и наоборот. Расстояние между фотонами может быть любым

Стоит подчеркнуть, что производя измерение над одной частицей мы в тот же момент определяем и состояние другой частицы, как бы далеко эти частицы друг от друга ни находились. Таким образом, связь между частицами носит принципиально нелокальный характер.

С позиций квантовой механики эту связанную систему можно описать некоей волновой функцией. Когда взаимодействие прекращается, и частицы разлетаются очень далеко, их по-прежнему будет описывать та же функция. Но состояние каждой отдельной частицы неизвестно в принципе: это вытекает из соотношения неопределенностей. И только когда одна из них попадает в приемник, регистрирующий ее параметры, у другой появляются (именно появляются, а не становятся известными) соответствующие характеристики. То есть возможна мгновенная «пересылка» квантового состояния частицы на неограниченно большое расстояние. Телепортации самой частицы, передачи массы при этом не происходит. Похожим образом ведет себя разорвавшийся на две части снаряд: если до взрыва он был неподвижен, суммарный импульс его осколков равен нулю. «Поймав» один осколок и измерив его импульс, можно мгновенно назвать величину импульса второго осколка, как бы далеко он ни улетел.

Казалось бы, нарушается принцип причинности — следствие и причина не разделены временем, если понимать время как способ организации последовательности событий. Поэтому Эйнштейн и соавторы, оценивали свою чисто теоретическую, но, тем не менее, жестко формализованную, модель как неприложимую к практике, эксперименту.

Действительно, в рамках классического подхода после того, как система распалась на составные части, никакое воздействие на одну из частей не может изменить состояние другой части, если частицы не взаимодействует. И более того, поскольку скорость распространения сигнала не может превышать скорости света, то при определенных условиях — в рамках классического подхода — воздействие на одну часть системы никаким образом не может повлиять на другую часть системы. В математическом виде это утверждение было сформулировано Дж.Беллом в 1964 г. в виде так называемых неравенств Белла, нарушение которых означает невозможность описать систему классическим образом и свидетельствовало в пользу вероятностной трактовки квантовой механики.

Вопрос о квантовой телепортации впервые был поставлен в 1993 году группой Ч. Беннета, которая, используя парадокс ЭПР, показала, что в принципе сцепленные частицы могут служить своего рода «транспортом». Посредством присоединения третьей — «информационной» — частицы к одной из сцепленных частиц, можно передавать ее свойства другой, причем даже без измерения этих свойств. Экспериментальная реализация ЭПР-канала была осуществлена работами двух групп исследователей — австрийскими исследователями из университета в Инсбруке, возглавляемыми Антоном Цойлингером, и итальянскими, из университета «La Sapienza» в Риме под руководством Франческо Де Мартини. Опыты группы Цойлингера и Де Мартини доказали выполнимость принципов ЭПР на практике для передачи через световоды состояний поляризации между двумя фотонами посредством третьего на расстояниях до 10 километров.

Упрощенно схему квантовой телепортации можно представить себе следующим образом. Алисе и Бобу (условные персонажи) посылаются по одному фотону из пары запутанных фотонов. Алиса имеет у себя частицу (фотон) в (неизвестном ей) состоянии A; фотон из пары и фотон Алисы взаимодействуют («зацепляются»), Алиса производит измерение и определяет состояние системы из двух фотонов, оказавшейся у нее. Естественно, первоначальное состояние A фотона Алисы при этом разрушается. Однако фотон из пары зацепленных фотонов, оказавшийся у Боба, переходит в состояние A. В принципе, Боб даже не знает при этом, что произошел акт телепортации, поэтому необходимо, чтобы Алиса передала ему информацию об этом обычным способом.

Австрийские ученые также провели эксперимент в модифицированном виде. Регистрация фотонов Бобом происходила до того как Алиса производила свое измерение. Оказалось (как и следует ожидать в рамках квантовой механики), что это никак не повлияло на результаты эксперимента. В рамках классического подхода возникает неразрешимый парадокс — позднейшее по времени действие Алисы влияет на результат более раннего действия Боба. Однако с квантово-механической точки зрения парадокса нет: наблюдаемый эффект надо понимать так, что физическая интерпретация результатов Боба зависит от позднейшего решения Алисы.

Достигнув успехов в телепортации фотонов, экспериментаторы уже планируют работы с другими частицами — электронами, атомами и даже ионами. Это позволит передавать квантовое состояние от короткоживущей частицы к более стабильной. Таким способом можно будет создавать запоминающие устройства, где информация, принесенная фотонами, хранилась бы на ионах, изолированных от окружающей среды.

В университете Инсбрука Антон Зейлингер с сотрудниками осуществили эксперимент по проверке квантовой телепортации. Аналогичные опыты были проведены в Риме Франческо де Мартини (Francesco De Martini). Обоими группами независимо была продемонстрирована возможность передать свойства одной квантовой частицы (такой как фотон) — другой, причем даже в том случае, если они находятся на противоположных концах галактики.

До самого последнего времени физики отрицали возможность телепортации, прежде всего потому, что любые частицы являются одновременно и частицами и волнами. В этом и заключается сложность: чтобы создать точный дубликат какой-либо частицы, необходимо прежде определить ее скорость и ее волновые свойства, в частности импульс. Но это запрещено принципом неопределенности Гейзенберга. Согласно этому принципу, невозможно одновременно определить и волновые, и корпускулярные свойства частицы. Чем точнее вы узнаете один признак, тем менее можно сказать о другом.

Далее, группа ученых, о которой идет речь, показала, что в принципе сцепленные частицы могут служить своего рода «транспортом». Посредством присоединения третьей — «информационной» — частицы к одной из сцепленных частиц, можно передавать ее свойства другой, причем даже без измерения этих свойств.

Идея Бенетта не была экспериментально подтверждена, пока не были проведены недавние опыты в Инсбруке. Там исследователи создали пары сцепленных фотонов и показали, что они могут передавать свою поляризацию от одного фотона другому.

Коротко говоря, они нашли способ извлечь часть информации, необходимой для передачи, из объекта А, одновременно передавая — при помощи эффекта Эйнштейна-Подольского-Розена — оставшуюся часть информации объекту С, который никогда не был в контакте с объектом А. Затем, обрабатывая С в зависимости от полученной информации, возможно привести С точно в то состояние, в каком находился объект А до того, как из него была извлечена информация. Сам объект А уже не находится в прежнем состоянии, поскольку вследствие извлечения из него информации, его состояние было нарушено — так что в результате происходит не дупликация, а телепортация.
Итак, оставшаяся часть информации передается от А к С через опосредующий объект В, который взаимодействует сначала с С, а потом с А. Правильно ли говорить «сначала с С и потом с А»? Безусловно, для того чтобы передать нечто от А к С, носитель должен сначала контактировать с А, и только потом с С, а не наоборот. Однако существует некая удивительная, не считываемая часть информации, которая — в этом ее отличие от любого материального объекта и даже от обычной информации — и в самом деле может быть отправлена таким «обратным» путем. Этот особый тип информации, также называемый «корреляцией Эйнштейна-Подольского-Розена», EPR-корреляцией или «сцеплением», известен по крайней мере с 30-х гг.