Через 20 лет нам обещают телепортацию

На днях СМИ буквально взорвались сообщениями о том, что к 2035 году в России появится… телепортация

Именно о ней говорится в программе «Национальная стратегическая инициатива», подготовленной Агентством стратегических инициатив (АСИ) по поручению президента России Владимира Путина. В эту программу, в частности, входит «дорожная карта» SafeNet по созданию в России систем безопасности информационных и киберфизических систем. Этой дорожной картой и предусмотрено создание систем квантовой телепортации к 2035-му году.

Такой квантовый эффект был в свое время придуман Альбертом Эйнштейном в ходе спора с Нильсом Бором для того, чтобы развенчать квантовую механику, которая отцу теории относительности активно не нравилась. Грубо говоря, эффект сводился к тому, что две частицы, связанные между собой (скажем, рожденные в ходе одного и того же распада), будут сохранять общее квантовое состояние, как бы далеко они друг от друга ни находились. И если одна из этих частиц изменит своё состояние, другая в то же мгновение отреагирует соответствующим изменением. Всё поменяется мгновенно, независимо от расстояния, хоть за сто тысяч парсеков.

Позже выяснилось, что квантовая механика эту атаку Эйнштейна выдержала, однако эффект был принят за существующий. И в конце прошлого века австрийский физик Антон Цайлингер из Инсбрукского университета имени Леопольда и Франца сумел впервые продемонстрировать его на фотонах. Правда, мгновенность перемещения оказалась мифом: на телепортацию требуется столько же времени, сколько необходимо классическому сигналу при распространении из одной точки в другую.

Эта работа дала старт настоящему телепортационному буму. Многие западные лаборатории стали повторять и совершенствовать эксперимент. Если в эксперименте Цайлингера расстояние между связанными фотонами исчислялось сантиметрами, то вскоре оно быстро доросло до метров, а потом и до километров. В 2012-м году в одном из своих экспериментов он сумел передать информацию от одной частицы к другой между Канарскими островами, на рекордное расстояние в 143 км. Эксперименты проводятся не только с фотонами, но и с ионами различных элементов. Больше того, ученые научились передавать информацию, заключенную в световом луче, скоплению атомов металла.

Эффект квантовой телепортации был в свое время придуман Альбертом Эйнштейном в ходе спора с Нильсом Бором для того, чтобы развенчать квантовую механику

Сегодня квантовая телепортация ― одно из самых перспективных и быстро развивающихся научных направлений. Правда, за пределы лабораторий такие работы пока не вышли, да и нечасто мы слышим о выдающихся успехах наших исследователей в этой области. Однако область применений этого квантового эффекта, хотя бы частично, известна уже сейчас. Во-первых, это квантовые коммуникации, которые теоретически невозможно подслушать: согласно основному закону квантовой механики, микроскопическое состояние материи нельзя измерить, при этом не изменив его ― «чужое ухо» тут же будет обнаружено. Во-вторых, квантовая телепортация будет более чем полезна в пока еще гипотетическом квантовом компьютере. И хотя сегодня есть немало скептиков, подозревающих, что планы АСИ могут оказаться очередной «панамой», ученые к относятся их реализации с осторожным оптимизмом. Заговорили даже о таком пока далеком, спорном и малопонятном феномене, как квантовый интернет.

― Сама по себе квантовая телепортация не представляет коммерческой ценности, ― сказал в разговоре с корреспондентом «ТД» сотрудник Российского квантового центра профессор Александр Львовский, один из самых известных ученых в области квантовой физики. ― Это примерно то же самое, что говорить о коммерциализации автомобильной коробки передач в середине ХIX века. Ясно, что это чрезвычайно полезная, даже необходимая вещь. Но пока нет двигателя внутреннего сгорания, говорить о «внедрении» коробок передач нет смысла.

В частности, квантовая телепортация необходима для реализации квантового повторителя ― прибора, который позволит увеличить дальность квантовых коммуникаций до тысяч километров (в сравнении с десятками километров, которые доступны сейчас), поясняет профессор Львовский. Однако необходима не означает достаточна. Реализация, а тем более коммерциализация квантовых повторителей требует ряда других технологий, которых у нас пока нет ― в частности, квантовой оптической памяти, то есть метода сохранения в веществе квантовой информации, переносимой светом. «Когда эти технологии появятся, станет ясно, как к ним можно «приладить» телепортацию, ― резюмирует Львовский. ― Думаю, что в ближайшие годы мы увидим лабораторный образец функционального квантового повторителя, а еще через несколько лет ― и коммерческую квантовую линию связи на далекие расстояния. И телепортация, безусловно, будет использована в такой линии, без нее не обойтись».

― Видимо, в планах АСИ имеется в виду создание протоколов квантовой передачи информации, а это вполне реально, ― заверил корреспондента «ТД» сотрудник физического факультета МГУ кандидат физико-математических наук Максим Щербаков. ― Собственно говоря, в России есть силы, которые способны с этой задачей справиться. Поскольку это имеет отношение к фотонике (иначе говоря, к лазерной физике), то в России изначально была очень мощная научная школа лазерной физики.

Что же касается «обычной», то есть фантастической телепортации, то с точки зрения сегодняшней науки она невозможна

На взгляд Щербакова, всё упирается в вопрос реального финансирования. «Если оно будет таким существенным, как планируется сейчас, то у нас есть все шансы подобную задачу осуществить. Вопрос только в том, будет ли это финансирование», ― заключает ученый.

Что же касается «обычной», то есть фантастической телепортации, то с точки зрения сегодняшней науки она невозможна. Дело в том, что специальная теория относительности, сформулированная тем же Эйнштейном, не допускает движения со скоростью выше скорости света. И квантовая «тезка» здесь никак не поможет: она не обеспечит мгновенного перемещения в пространстве, а ведь главное в идее фантастов ― именно моментальность попадания из одной точки в другую.

Впрочем, когда люди научатся копировать себя и свои устройства с точностью до одного атома, они смогут передавать эту информацию, словно по телефону, в том числе и с помощью квантовой телепортации. Так что завоевание Вселенной, если оно когда-нибудь начнется, будет идти очень медленно: сначала построение пунктов отбытия и прибытия, потом перемещение со скоростью света из точки А в точку Б, потом опять звездолеты и новая, еще более отдаленная от Земли точка, и так далее. Простой подсчет показывает, что этак мы и за пределы Галактики не сумеем выйти, да и до пределов не доберемся. Просто не хватит времени.