Телепортація

Впродовж 2010-х років інтенсивно розвивається напрямок фізичних досліджень, в якому вивчається миттєве перенесення на макроскопічні віддалі сплутаних квантових станів, явище чого отримало назву квантової телепортації.

Ідея квантової телепортації полягає в реалізації заданого квантового стану сплутаної пари шляхом проведення вимірювання відправником над заплутаним квантовим станом у певному базисі та у наступній передачі інформації про вимірювання отримувачу. Для цього у найпростішому випадку відправнику та отримувачу треба мати сплутану пару тотожних квантових об'єктів відповідно 1 та 2, стан яких визначається як ${\displaystyle |\Phi ^{+}\rangle }$, та тотожний їм квантовий об'єкт 3 із цільовим станом ${\displaystyle |\psi _{1}\rangle }$, причому сплутані тотожні об'єкти рознесені на макроскопічну відстань у просторі зі збереженням когерентності. Система із трьох кубітів описується певним повним станом ${\displaystyle |\psi _{0}\rangle }$. Якщо провести вимірювання у деякому базисі (наприклад, беллівському), то система із трьох кубітів колапсує у один із станів ${\displaystyle |\psi _{2,3,4,5}\rangle }$, які є унітарними відображеннями цільового стану ${\displaystyle |\psi _{1}\rangle }$. Зчеплений стан об'єктів 1 та 2 руйнується; натомість, утворюється зчеплений стан об'єктів 2 та 3. Причому отримувач нічого не знає про стан ${\displaystyle |\psi _{2,3,4,5}\rangle }$ та не може провести ніяке вимірювання, яке б точно визначило його. Тому відправнику треба передати інформацію про стан класичним каналом. Після одержання отримувачем інформації про стан він здійснює певну операцію над своїм об'єктом 1, у результаті чого стан об'єкту стає тотожним цільовому стану ${\displaystyle |\psi _{1}\rangle }$.

Варто зазначити, що миттєва зміна стану об'єктів на відстані не є передачею інформації з надсвітловою швидкістю, оскільки отримувач нічого про стан не знає та не може для його однозначного визначення провести вимірювання, а отже, може дізнатися лише ймовірність отримати певний стан при проведенні вимірювання.

Вперше експериментальне підтвердження квантової телепортації було отримане в 2002 році в досліді з лазерним променем в Австралійському Національному університеті (автори відкриття Ворвік Бовен, Пін Кой Лам, Ганс Бахор, Тімоті Ралф).

Експерименти з квантової телепортації важливі для підтвердження основних положень квантової механіки. Хоча квантова механіка успішно описує дуже багато явищ на мікроскопічному рівні, не можна сказати, що в її адрес немає критики. Серед складних питань квантової механіки — проблема парадоксу Ейнштейна-Подольського-Розена. Підтвердження телепортації (порушення нерівностей Белла) свідчить про те, що парадокс слід прийняти як одне з квантових явищ, які мають парадоксальну природу лише з погляду класичної фізики.[7]