Как утверждают учёные, если максимально запутать частицу с квантовой памятью и измерить одну из её характеристик, к примеру, её координаты, это приведёт квантовую память в соответствующее состояние, которое также можно будет измерить. Иными словами, использование квантовой памяти позволяет преодолеть принцип Гейзенберга и одновременно получить значения обеих переменных с большой степенью определённости.
До изобретения квантовой памяти наши возможности наблюдать частицы на квантовом уровне всё ещё ограничены принципом Гейзенберга – из-за неопределённости страдает точность измерений характеристик микрочастиц. Объяснение этому явлению в том же 1927 году дал другой знаменитый создатель квантовой механики, английский физик Поль Дирак. Он обнаружил, что один из способов измерения положения частицы заключается в «бомбардировке» её фотонами и наблюдением при помощи детектора, куда «приземляются» фотоны. Такой метод позволяет с точностью определить координаты частицы, однако после «удара» фотона она, разумеется, меняет своё положение. Аналогично этому, измерение импульса также приведёт к тому, что частица переместится. Поэтому возникло представление о невозможности одновременного определения значений пар взаимосвязанных переменных с высокой степенью точности.
Затем было открыто явление квантовового запутывания, при котором если две частицы запутаны, то определение даже одной характеристики одной из частиц приводит к изменению волновых функций обеих частиц и всех переменных. Коллектив учёных под руководством Роджера Кольбека пришёл к выводу, что именно благодаря запутыванию можно полностью установить состояние одной из двух сцепленных частиц. Более того, появляется возможность одновременно измерить значение даже таких несопоставимых переменных, как координаты и импульс. Эти измерения могут быть не идеально точны, однако сама их возможность свидетельствует о преодолении принципа неопределённости.
Главная идея разработки состоит в том, чтобы максимально запутать частицу с квантовой памятью. Это означает, что все состояния и все степени свободы частицы будут привязаны ко всем состояниям квантовой памяти. После запутывания и разделения наблюдатель сможет измерить одну из характеристик частицы, сообщив держателю квантовой памяти, о том, значение какой переменный было им получено.
Теоретически должен существовать способ измерения квантовой памяти, дающий те же самые результаты, что и при измерении характеристик на самой частице. При этом в квантовой памяти не должно быть отношений неопределённости между измеряемой и другими несовместимыми переменными, что позволит одновременно получить точные значения двух несовместимых переменных.
Однако в действительности пока такой способ измерения не найден – как не существует в природе и квантовой памяти. В своей статье учёные аргументируют свои рассуждения лишь теоретическими расчётами, которые при нынешнем техническом уровне невозможно подтвердить экспериментально. К тому же пока до конца не ясен сам механизм запутывания, и авторы гипотезы намерены пристально изучать природу этого явления, поскольку это позволит приблизить стадию эксперимента.
Преодоление принципа неопределённости Гейзенберга в перспективе сможет потрясти основы наших представлений о квантовой механике и об элементарных частицах вообще. Создание квантовой памяти, в свою очередь, будет означать огромный скачок на пути создания квантового компьютера, ведь такое устройство сможет одновременно содержать сведения обо всех возможных состояниях и положениях частиц.
Эрик Шмидт (Google) о Wave, Android и конкуренте Facebook
Михаил Карпов
Опубликовано 06 августа 2010 года
На конференции Techonomy генеральный директор компании Google выступил с речью, в которой затронул многие сферы деятельности компании. Он говорил про Google Wave, Android, про Verizon и о сетевом нейтралитете, а также о социальной стратегии компании.