http://kreposti79.blogspot.com/
Обязательным этапом квантовой телепортации служит пересылка информации по обычному каналу связи, которая не может происходить быстрее скорости света. И если ранее в опытах с фотонами использовали оптоволоконные линии длиной в несколько сот метров, сейчас всё чаще учёные делают выбор в пользу передачи в свободном пространстве.
Эксперимент по передаче квантового состояния фотонов в свободном пространстве на расстояние 16 километров успешно провели физики из научно-технического университета Китая и университета Цинхуа.
В опыте была использована известная схема с тремя фотонами А, В и С. И отправителю и получателю выдаются фотоны С и В из запутанной пары. При этом отправитель, у которого также есть частица А, проводит измерение системы АС, из-за чего начальное состояние А разрушается. Результат измерения высылают по стандартному каналу получателю, который осуществляет нужное преобразование над частицей B и восстанавливает исходное состояние A.
В результате усилий учёных «квантовый канал» связал Бадалин, находящийся от Пекина в 75 километрах, и Хуайлай, провинция Хэбэй. Сами пары запутанных фотонов, один из которых отправлялся на расстояние в 16 километров, получали по методу спонтанного параметрического рассеяния, используя кристалл бета-бората бария (BBO).
Как сообщается в опубликованном Nature Photonics отчёте, вычисленный по результатам опыта показатель надёжности передачи квантового состояния равен 89%.
Это не первый захватывающий опыт китайцев с квантовой телепортацией, а проводятся такие эксперименты прежде всего для развития квантовой криптографии.
Что бы ни происходило с положительным главным героем стандартного боевика, мы заранее знаем — он выживет. Закон жанра. Теперь учёные обосновали аналогичный закон природы для перемещений во времени. Если гипотеза верна, путешественнику никогда не удастся убить своего дедушку в прошлом: что-нибудь обязательно отклонит пулю, нож или кирпич в последний момент.
Любопытную картину нарисовали специалист по квантовым вычислениям Сет Ллойд (Seth Lloyd) из Массачусетского технологического института (MIT) и его коллеги из США, Италии и Японии.
Возможность построения машины времени они вывели, исследуя с точки зрения квантовой механики (КМ) замкнутые времениподобные кривые (closed timelike curve — CTC). Это такие мировые линии, что приводят материальную частицу в исходную точку.
В определённых условиях CTC могут служить отражением путешествий во времени. Правда, авторы рассматривали такие «вояжи» применительно не к макроскопическим телам, а только лишь к квантовым частицам, но принципиально это ничего не меняет. Поупражнявшись на частицах, можно перенести рассуждения на путешествия во времени вообще.
Для корректной работы своей машины времени Ллойд решил задействовать одну из «магических» сторон КМ — «постселекцию» или «последующий выбор» (postselection).
В теории вероятности «последующий выбор» — это инструмент воздействия на вероятностное пространство. Он определяет вероятность одного события при условии, что другое уже произошло.
В квантовых вычислениях, в которых, как и во всей квантовой механике, теория вероятности играет не последнюю роль, термин postselection означает автоматический выбор правильного решения из великого множества возможных.
Пока никто с полной уверенностью не может сказать, как достичь таких расчётов на практике, но КМ вроде бы данный эффект не запрещает, что вселяет оптимизм в разработчиков квантовых компьютеров. Однако этот вывод ещё зависит от тонкостей в интерпретации самой КМ, но так мы уйдём далеко в сторону.
Скрестив принцип постселекции с CTC, теоретики получили постселективные замкнутые времениподобные кривые (P-CTC), обладающие рядом интересных свойств.
Следующим шагом было сплавление P-CTC с принципом квантовой телепортации — и вот готова машина времени по Ллойду.
Принцип «послевыбора» приводит в ней к интересному эффекту: квантово телепортироваться может только та частица, перемещение которой не приведёт к противоречиям в «потоке истории»
(Объясняющие этот принцип операции над квантовыми состояниями Ллойд со товарищи скрупулёзно расписали в статье на arXiv.org)
Принципиальное отличие обычной квантовой телепортации (a) и постселективной телепортации (b). В первом случае дело обстоит так. Алиса и Боб начинают опыт с разделения между собой запутанной пары частиц (условно M и V, соединены дугой в виде большой буквы U). У них, заметим, нет индивидуального квантового состояния – оно одно на двоих (состояние Белла). Далее Алиса выполняет измерения над двумя частицами, одна из которых – половина от разделённой ранее пары, а вторая, с неизвестным квантовым состоянием |ψ>, это та, которую необходимо телепортировать. Алиса передаёт результат измерения Бобу (пунктирная стрелка), который проводит над своей частицей ряд преобразований в соответствии с законами КМ и получает из неё частицу с состоянием |ψ>.
Постселективная квантовая телепортация подразумевает, что половина состояния Белла U вместе с |ψ> образуют новое состояние Белла, отражённое дугой в виде большой n. Это приводит к необходимости того, что вторая половина U – фактически есть исходное состояние |ψ>, но находящееся в точке времени, в которой оно, |ψ>, ещё не было достигнуто (не было доступно). Фактически это означает квантовую телепортацию |ψ> в прошлое. t обозначает стрелу времени. Вертикальные линии от U и n в интерпретации авторов схемы это ещё и своего рода отражения мировых линий систем (или частиц), часть из которых попадает в петлю CTC, а часть избегает её.
«Квантовые путешествия во времени могут иметь место даже в отсутствие классического пути из будущего в прошлое, — говорят авторы новой работы. — Так как теория P-CTC опирается на постселекцию, она обеспечивает самосогласованное разрешение парадоксов: всё, что происходит в P-CTC, также может произойти и в обычной квантовой механике с некоторой конечной вероятностью».
Иными словами, всё, что может случиться после запуска машины времени, — могло бы произойти и без неё. Или наоборот — после запуска машины не может случиться ничего, что привело бы к парадоксу.
Скажем, если вы отправились в прошлое, чтобы убить дедушку, тем самым вы вычеркнете собственное последующее рождение, а значит, и своё это путешествие в прошлое, а следовательно, и убийство дедушки, и потому всё же родитесь, чтобы отправиться в прошлое… Это и есть парадокс.
Согласно же Ллойду сама природа позаботится о цензуре парадоксов. Так что, если вы всё же построите машину времени и полетите на ней в прошлое с коварным замыслом, то кýпите в магазине бракованный револьвер, а если не бракованный, то дефектный патрон, а если не дефектный, то опоздаете на нужный поезд, а если нет, то промахнётесь, а если прицелитесь точно — с крыши упадёт камень и собьёт пулю с траектории. И так далее до бесконечности. В общем, дедушку вы не убьёте, для вас он будет «супергерой в классическом голливудском боевике».
Это предположение о «самообороне» Вселенной от парадоксов Ллойд и его команда проверили в опытах с группой фотонов. Они не отправляли их в прошлое, но, комбинируя квантовые состояния, приближали их к ситуации, которая была бы для частиц идентична парадоксу с убийством дедушки.
Оказалось, что чем ближе к парадоксальному состоянию физики подводили всю систему частиц, тем реже удавался этот опыт. Это привело учёных к выводу, что путешествия во времени могли бы иметь сходный естественный «предохранитель».
Ещё одним привлекательным моментом новой «машины» является то, что для её работы нет необходимости привлекать червоточины, недра чёрных дыр, экзотическую материю и отрицательную энергию. «Вполне возможно, что частицы и, в принципе, человек могут перемещаться по туннелю из будущего в прошлое», — оптимистично заключают исследователи.
Вновь найденный объект получился из закончившей свою жизнь звезды-гиганта, которая должна была превратиться в чёрную дыру. Но вместо этого она ухитрилась «избрать» другую судьбу. Раскрыть загадку попыталась международная группа астрономов, возглавляемая Беном Ритчи (Ben Ritchie) из Открытого университета.
Новый магнитар обнаружен в звёздном кластере Westerlund 1, расположенном примерно в 16 тысячах световых лет от Земли. Поскольку звёзды в этом скоплении родились в одно время и всё ещё «горят», тот факт, что герой исследования — уже коллапсировал, пройдя через стадию сверхновой, говорит об одном: данный объект был куда массивнее собратьев (тяжёлые звёзды живут меньше, чем лёгкие).
Учёные высчитали, что звезда – прародительница магнитара должна была весить как минимум 40 солнечных масс. Но эта величина лежит далеко за пределом, после которого коллапсирующая звезда обращается в чёрную дыру.
Чтобы не стать ею, исходное светило в процессе взрыва должно было сбросить более 90% массы. Но сброшенные оболочки сверхновых, как правило, тянут лишь на 10% от полного веса объекта, выброс же гораздо большего количества материала – редок и остаётся предметом споров. А это вызывает некоторые проблемы с теориями формирования магнитаров и чёрных дыр.
Дабы разрешить противоречие, авторы нынешнего исследования выдвинули версию: у звезды-прародительницы данного магнитара есть массивный и близкий компаньон, который перетащил к себе львиную долю вещества напарницы, перед тем как та взорвалась. (Любопытно, что другая недавно найденная нейтронная звезда приобрела редкие параметры, напротив, полакомившись звёздным компаньоном.)
О своём анализе исследователи рассказали в статье Astronomy and Astrophysics.
Линейный ускоритель ORELA в Окридже давно законсервирован по финансовым причинам, но успел произвести колоссальный объём данных, анализируемых до сих пор. Одна такая работа принесла столь удивительный результат, что ради его проверки, как полагают учёные, стоит провести новые опыты на ускорителях, возможно, запустив обратно и сам ORELA.
В 2002 году физик Пол Келер (Paul Koehler) и его коллеги из национальной лаборатории в Окридже изучали нейтронные резонансы при облучении пучком нейтронов четырёх изотопов платины. На явление резонанса влияет распределение и перемещение нуклонов внутри ядра, так что исследователи рассчитывали подробнее разобрать его структуру.
Согласно ныне принятой модели, движение нейтронов и протонов в ядре — хаотично и описывается математической теорией случайных матриц. Однако ныне в данных от того эксперимента Келер со товарищи нашли свидетельство, что представление это ошибочно.
Напротив, изучив параметры резонансов, авторы исследования (его выводы опубликованы в Physical Review Letters) пришли к заключению, что никаких следов хаотичного движения нуклонов не наблюдается, и оно, по-видимому, хорошо скоординировано. Потому от применения теории случайных матриц к «объяснению» ядра следует отказаться (с вероятностью 99,997%).
По словам Пола, сейчас не существует жизнеспособной модели внутренней структуры ядра, которая объяснила бы это согласованное движение протонов и нейтронов. Если группа физиков права, это заставит пересмотреть не только текущие представления о строении ядра, но и модели, исходя из которых физики, к примеру, проектируют атомные реакторы.
Чтобы проверить выводы новой работы, следует провести аналогичные эксперименты с другими элементами. Вдруг платина выпадает из общей закономерности и обладает какой-то специфической особенностью?