Верите ли вы в любовь на расстоянии ? Чувства, которые проходят проверку временем и километрами дорог? Отношения, которые, с одной стороны, реально существуют, а с другой – их как будто и нет вовсе? Немногие ответят на эти вопросы утвердительно. Кто-то пережил подобные чувства на личном опыте, вынес из них горький урок и сейчас полагает, что вправе смело предостерегать других от собственных ошибок.
А кто-то, в принципе, полон скепсиса к тем отношениям, в которых оба участника не могут регулярно видеть, слышать, прикасаться друг к другу. Ведь это так важно – ощущать рядом присутствие любимого человека. Не знать, что он есть где-то там, далеко… а именно чувствовать ежедневную заботу, внимание и поддержку. К тому же, сложно представить любовные отношения двух взрослых людей без интимного компонента. Как реализовывать свое влечение и страсть, если близкий человек существует только на экране монитора и в телефоне? Возможно ли доверие в таких парах? Вокруг так много соблазнов, а жизнь дается лишь раз. Нет никаких гарантий, что пока ты самозабвенно перечитываешь грустные любовные послания и только вздыхаешь в ответ, твоя вторая половина хранит тебе верность. Ведь, в случае чего, правда все равно никогда не откроется. Так существует ли любовь на расстоянии?
Порой любовь приходит к нам абсолютно неожиданно и, не смотря на доводы разума, так хочется верить, что именно у тебя все закончится хеппи-эндом. Ты просто встречаешь ТОГО САМОГО человека в молодежном лагере, рабочей командировке, во время отдыха на море или начинаешь невинную переписку с незнакомцем в Интернете, абсолютно не предполагая, что проказник Амур сегодня намерен выпустить свои стрелы именно в тебя. И очень скоро телефон разрывается от звонков, а социальные сети полны грустных и страстных
посланий. А после, вы уже даете друг другу обещания в том, что найдете возможность быть вместе навсегда. И душу греет надежда, что именно так и случится, иначе для чего однажды вы были сведены судьбой в одной точке пространства и времени…
Бывает и иначе, когда чувства в реальной паре проходят испытание на прочность временной разлукой. Он или она уезжает учиться в другой город или страну, муж или жена вынуждены подолгу отсутствовать дома из-за рабочих командировок. А между короткими опьяняющими встречами у них все то же самое, что было описано чуть выше – звонки и смс, разговоры о любви и тягости разлуки.
Чем закончится каждая любовная история, заранее не знает никто.
Довольно часто любовь на расстоянии угасает
. Ты просто привыкаешь жить и справляться один, и постепенно жизнь наполняется прежними красками. И однажды ты осознаешь, что свет-то не сошелся клином на одном единственном человеке, а затем встречаешь новую 
любовь. Однако, случается и иначе. Когда стремление быть вместе настолько велико, что временная разлука не страшит, а только придает сил двигаться вперед, к предстоящей встрече. Когда, любящие сердца находят в себе силы ждать и верить, а затем, возможности быть вместе, не смотря ни на что. Наверное, это и есть настоящая любовь, которую воспевал когда-то Ф. Ларошфуко. «Разлука ослабляет мелкие страсти и усиливает большие так же, как ветер задувает свечи и раздувает пламя», — утверждал он. Любовь на расстоянии имеет право на свое существование.
А есть ли у нее будущее, зависит только от нас самих.
Ирина Дроздова
Можно ли полюбить человека, не видя его? Возможно ли сохранить отношения, если неизбежна разлука? Когда испытываешь к человеку чувства, но не имеешь возможности быть с ним рядом, настоящие ли это отношения?
Можно ли полюбить человека, не видя его? Возможно ли сохранить отношения, если неизбежна разлука? Когда испытываешь к человеку чувства, но не имеешь возможности быть с ним рядом, настоящие ли это отношения? На сегодняшний день нет однозначного ответа на эти вопросы. Каждый решает самостоятельно — любовь ли то, что он чувствует, отношения ли то, что происходит между ним и дорогим ему человеком. Вне зависимости от того, принимаете ли вы возможность отношений на расстоянии или уверены, что для вас это недопустимо, столкнуться с неизбежностью временной разлуки с любимым человеком в своей жизни может каждый. От сумы и от разлуки не зарекайся.
Безусловно, отношения бывают разные, и некоторые из них не стоят усилий. Однако порой наши чувства столь сильны, что мы готовы пойди на все, чтобы сохранить любовь. Даже разлука с любимым не пугает нас - несмотря ни на что мы мечтаем сберечь отношения. В таком случае рекомендации от Womanlove будут для вас полезными. Ваше счастье в ваших руках. При желании можно справиться с любыми трудностями в отношениях. Временная разлука с любимым - самое малое, с чем вы можете столкнуться в жизни.
Особенности отношений на расстоянии
Прежде чем говорить о том, как вы можете сохранить свои чувства, пребывая в разлуке, важно понять, чем отношения на расстоянии отличаются от общения, когда вы имеете возможность находиться рядом с любимым.
Ключевое и, пожалуй, очевидное для всех отличие - отношения на расстоянии не имеют физического контакта. Все те чувства, которые вы раньше показывали партнеру прикосновениями, лаской, поцелуями, страстью, теперь необходимо будет доносить словами, используя обороты речи, тембр голоса.
Во-вторых, общение на расстоянии посредством телефона или интернета сильно ограничивает коммуникацию. Большую часть информации при взаимодействии мы передаем невербально, расстояние отбирает у нас эту возможность. Находясь рядом, по выражению лица, по позе мы можем понять настроение дорого нам человека и порой даже не вдаваясь в подробности поддержать его, обнять, ободрить. В общении на расстоянии есть риск не заметить мимолетные перемены настроения, вовремя не оказать поддержку. Так влюбленные начинают отдаляться друг от друга.
Еще одним камнем преткновения могут стать сложности с взаимным доверием. Нахождение в разных городах или даже странах предполагает невозможность контролировать жизнь партнера. В территориальной отдаленности от партнера, безусловно, открывается много соблазнов. Конечно, можно требовать от любимого постоянного отчета о перемещениях и постоянного нахождения дома в общении с вами. Но долго ли так сможет жить человек? Для поддержания психологического здоровья людям необходимо находиться в социуме, встречаться и разговаривать с людьми. Способны ли вы по-настоящему доверять своему партнеру, не разрушать отношения ревностью?
На расстоянии лучше видятся многие человеческие качества. Возможно, вы сможете заметить то, на что прежде попросту закрывали глаза. Это могут быть как положительные, так и отрицательные качества. В любом случае со стороны черты характера видятся чуть отчетливее. Это хорошо, если вы хотите понять, с каким человеком вы вместе; негативным может показаться эта особенность для тех, кто планировал как можно больше сохранять иллюзорное представление о партнере.
Отношения на расстоянии способны усилить ваши чувства друг к другу, добавить страсти, вдохнуть новый глоток. 
Однако есть опасность и того, что вы не сможете справиться с разлукой. Помните, что для построения счастливых отношений важным пунктом является умение партнеров преодолевать трудности ради сохранения отношений. Воспринимайте вынужденную разлуку как проверку на прочность, которая покажет, сможете ли вы в дальнейшем быть вместе или нет. Возможно, обстоятельства сложились так именно для того, чтобы вы могли проверить свою любовь.
Как сберечь чувства на расстоянии
Сохранить чувства на расстоянии - это непростая работа. Важно понимать, что желание пустить все на самотек в этом случае неизбежно приведет к отдалению друг от друга, охлаждению чувств, возможным обоюдным изменам, душевному страданию и впоследствии к расставанию. Если вы столкнулись с необходимостью разлуки с любимым, и хотите несмотря на это сохранить отношения, рекомендуем воспользоваться советами Womanlove . Боритесь за собственное счастье.
Сохранить отношения на расстоянии - это особая работа для обоих. Главное, чтобы и вы, и ваш мужчина понимали, что разлука изменит характер вашего общения. Если вы совместно найдете пути компенсировать расстояние, научитесь справляться с разлукой, этот период отношений может стать новым, порой очень приятным опытом. Помните, что трудности возникают в любых отношениях. Важно научиться справляться с возникающими сложностями совместно, так вы будете счастливы, находясь рядом, и даже если судьба уготовит вам временную разлуку.
Начавшись с публикаций Вернера Гейзенберга и Эрвина Шрёдингера в 1925-1926 годах, всего через десять лет квантовая механика превратилась в общепризнанную основу понимания явлений микро- и макромира в очень широком спектре областей — от ядерной физики до теории кристаллов. Теория столь уверенно двигалась от успеха к успеху, что практически все физики стали принимать ее как истину в последней инстанции.
Но имелись и несогласные. Альберту Эйнштейну не нравились в квантовой механике принципиально вероятностный характер, соотношение неопределенностей и вытекающая из него невозможность одновременного определения координат и скоростей частиц, отсутствие ясности в решении проблемы квантовомеханических измерений. Больше всего Эйнштейна раздражала несовместимость его собственных представлений о физической реальности с «копенгагенской» интерпретацией квантовой механики, предложенной Нильсом Бором. Согласно Бору, состояние любой квантовой системы нельзя рассматривать безотносительно к аппаратуре, с помощью которой получена информация о ее поведении. Теория способна предсказать вероятности тех или иных исходов измерений квантовомеханических объектов, но ровно ничего не может сказать о том, каковы же значения измеряемых величин «на самом деле». Состояние «неизмеренной» системы не просто неизвестно — оно вообще не определено, а посему и рассуждать о нем не имеет смысла.
Эйнштейна не устраивала подобная логика, он пытался ее опровергнуть и изобретал воображаемые опыты, которые Бор успешно интерпретировал в свою пользу. Однако Эйнштейн не отступал. В 1935 году он опубликовал описание очередного мысленного эксперимента, который, по его расчетам, неопровержимо доказывал ущербность квантовой теории. Эта модель послужила предметом долгих дискуссий Эйнштейна со своим ассистентом Натаном Розеном и коллегой Борисом Подольским. Статья, фактически написанная Подольским, появилась в журнале Physical Review за подписями всех троих. Эта работа, которую цитируют как ЭПР, и проложила путь к концепции квантового спутывания. Сегодня ее относят к числу самых глубоких исследований теоретической физики XX века.
Кому это нужно?
Исследование феномена квантового спутывания имеет множество практических применений. Система спутанных частиц, как бы сильно она ни была размазана по пространству, это всегда единое целое. Поэтому такие системы — золотое дно для информационных технологий. Хотя они не позволяют передавать сигналы со сверхсветовой скоростью (этот запрет СТО остается нерушимым), с их помощью можно копировать состояние квантовых объектов на любом расстоянии (это называется квантовой телепортацией) и осуществлять передачу сообщений, полностью защищенных от перехвата (квантовая криптография). Феномен спутанности открывает путь и к созданию квантовых компьютеров. «Каждая элементарная ячейка классического компьютера существует сама по себе в одном из двух логических состояний, которые кодируют нуль и единицу.
А в квантовом компьютере состояние ячейки является суперпозицией, смесью двух базисных состояний, нуля и единицы. Такой ячейкой — кубитом — может быть любая квантовая система с двумя возможными состояниями, скажем, электрон с его двумя спиновыми ориентациями, — рассказал «Популярной механике» профессор физики Мичиганского университета Марк Дыкман. — Кубиты можно по-разному связать друг с другом, создав тем самым множество спутанных состояний. Для связанной системы двух кубитов имеются уже четыре возможных состояния, трех — восемь, четырех — шестнадцать и так далее. Так что с ростом числа кубитов число состояний компьютера увеличивается по экспоненте. Поэтому квантовый компьютер в принципе позволит решать задачи, которые никогда не будут доступны его классическим предшественникам. Спутанные состояния чрезвычайно деликатны, физики-экспериментаторы столкнулись с этим давно. Для работы квантового компьютера нужно сначала создать спутанное состояние многих кубитов и затем изменять его в ходе процесса вычисления. Поэтому для практического изготовления квантового компьютера необходимо, чтобы спутанные, когерентные кубиты жили достаточно долго и чтобы их можно было надежно контролировать. В этом и заключается одна из главных физических и технических проблем создания квантовых компьютеров. Это очень сложно... и чрезвычайно интересно».
Начавшись с публикаций Вернера Гейзенберга и Эрвина Шредингера в 1925—1926 годах, всего через десять лет квантовая механика превратилась в общепризнанную основу понимания явлений микро- и макромира в очень широком спектре областей — от ядерной физики до теории кристаллов. Теория столь уверенно двигалась от успеха к успеху, что практически все физики стали принимать ее как истину в последней инстанции.
Но имелись и несогласные. Альберту Эйнштейну не нравились в квантовой механике принципиально вероятностный характер, соотношение неопределенностей и вытекающая из него невозможность одновременного определения координат и скоростей частиц, отсутствие ясности в решении проблемы квантовомеханических измерений. Больше всего Эйнштейна раздражала несовместимость его собственных представлений о физической реальности с «копенгагенской» интерпретацией квантовой механики, предложенной Нильсом Бором. Согласно Бору, состояние любой квантовой системы нельзя расматривать безотносительно к аппаратуре, с помощью которой получена информация о ее поведении. Теория способна предсказать вероятности тех или иных исходов измерений квантовомеханических объектов, но ровно ничего не может сказать о том, каковы же значения измеряемых величин «на самом деле». Состояние «неизмеренной» системы не просто неизвестно — оно вообще не определено, а посему и рассуждать о нем не имеет смысла.
Эйнштейна не устраивала подобная логика, он пытался ее опровергнуть и изобретал воображаемые опыты, которые Бор успешно интерпретировал в свою пользу. Однако Эйнштейн не отступал. В 1935 году он опубликовал описание очередного мысленного эксперимента, который, по его расчетам, неопровержимо доказывал ущербность квантовой теории. Эта модель послужила предметом долгих дискуссий Эйнштейна со своим ассистентом Натаном Розеном и коллегой Борисом Подольским. Статья, фактически написанная Подольским, появилась в журнале Physical Review за подписями всех троих. Эта работа, которую цитируют как ЭПР, и проложила путь к концепции квантового спутывания. Сегодня ее относят к числу самых глубоких исследований теоретической физики XX века.
Загадка ЭПР
Авторы (ЭПР) исходили из двух самоочевидныx предпосылок. Во‑первых, любой атрибут физической системы, который можно предсказать с вероятностью 100%, не возмущая эту систему в процессе измерений, является, по определению, элементом физической реальности. Во‑вторых, полное описание системы должно включать в себя сведения обо всех таких элементах (ассоциированных именно с этой конкретной системой). Предположим, что мы изготовили пару одинаковых частиц А и В, которые начинают движение в строго противоположных направлениях с равными импульсами и, следовательно, скоростями. Принцип неопределенности не позволяет одновременно точно измерить положение и импульс каждой частицы, но это и не требуется. Позволим квантовым «близняшкам» удалиться друг от друга, а затем определим координаты частицы А, что в идеале можно сделать с нулевой погрешностью. Мы немедленно получаем достоверную информацию, где находилась в тот же момент и частица В. Наша аппаратура взаимодействовала исключительно с А, а состояние ее сестрицы оставалось невозмущенным. Следовательно, положение частицы В следует счесть элементом физической реальности.
Вместо того, чтобы выяснять координаты частицы А, мы можем измерить ее импульс, причем опять-таки идеально точно. Поскольку суммарный импульс пары равен нулю, мы автоматически узнаем и величину импульса частицы В, ни в коей мере ее не трогая. Следовательно, и эта величина — элемент физической реальности. Однако уравнения квантовой механики позволяют вычислить положение и импульс частицы лишь приближенно. А если это так, делают вывод ЭПР, то квантовомеханическое описание реальности не является полным. Что и требовалось доказать.
Версия Бома
В начале 1950-х годов американский физик Давид Бом сформулировал новую версию ЭПР-эксперимента, которая упрощала математический анализ. Он рассмотрел пару одинаковых квантовых частиц с половинным спином, изготовленную так, чтобы их полный спин равнялся нулю (допустим, электроны). После распада они станут удаляться в различных направлениях. Поставим на их пути магнитные детекторы, измеряющие спин.
В идеальной модели электроны движутся сквозь щель, пронизанную параллельными силовыми линиями постоянного, но неоднородного магнитного поля (на деле все несколько сложнее). Из-за своей квантовой природы до измерения спин вообще не имеет определенной ориентации, а после него он ориентируется либо в направлении поля, либо против него.
Пусть один детектор сообщил, что спин «его» электрона направлен вверх. Можно утверждать, что спин второго электрона глядит вниз. И опыт это подтверждает. Пусть второй электрон движется в сторону более удаленного детектора с такой же ориентацией поля. Прибор с некоторой задержкой отметит, что спин направлен вниз, как и ожидалось. Таким образом, мы достоверно предсказали спин второй частицы, никак на нее не воздействуя. Согласно логике ЭПР, направление ее спина считается элементом физической реальности.
В чем же парадокс? Допустим, что детекторы ориентированы иначе, скажем, слева направо. Если спин одного электрона смотрит вправо, мы должны заключить, что спин второго направлен влево. Однако странный это элемент физической реальности, если его можно изменять по собственному усмотрению!
Но это еще полбеды. Установим теперь ближний детектор вертикально, а дальний — горизонтально. Если наблюдатель у первого детектора увидит, что спин смотрит вверх, он посчитает, что спин электрона-партнера направлен вниз. Однако второй прибор регистрирует горизонтальное значение спина. При повторении эксперимента спин второго электрона в половине случаев будет смотреть вправо, а в половине — влево. Второй наблюдатель будет вправе заключить, что спин первого электрона направлен, соответственно, влево или вправо. В итоге выводы наблюдателей окажутся несовместимыми. Что же делать с физической реальностью?
С точки зрения Бора, парадокса тут нет. Если ориентация спина возникает лишь в ходе измерения, то не приходится говорить о ней вне эксперимента. Вспомним, что мы вольны в выборе детекторов. Откуда спину заранее знать, в каком направлении его измерят? Похоже, что первый электрон мгновенно сообщает своему близнецу, что он проскочил через детектор. Но ведь физического взаимодействия между ними нет, так как же они ухитряются общаться?
Из этого тупика можно выбраться с помощью догадки Шредингера: квантовые корреляции сильнее классических. Тогда все встает на свои места. Мы изготовили пару электронов в спутанном состоянии, отсюда и вся необычность их поведения в ЭПР-эксперименте. Но Шредингер сформулировал свою гипотезу словесно, для физики этого маловато. Можно ли перевести ее на язык чисел, чтобы проверить с помощью измерений?
Пришествие Белла
Впервые это сделал одаренный ирландский физик, имя которого не слишком известно широкой публике. Cотрудник ЦЕРНа Джон Стюарт Белл в 1960-х годах заинтересовался парадоксом ЭПР. Результатом стало доказательство фундаментальной теоремы, подтверждающей возможность надежной экспериментальной проверки гипотезы существования спутанных состояний. Со временем в теоретической физике возникло целое направление, посвященное поиску новых вариантов теоремы Белла.
Белл показал, как можно подтвердить или же опровергнуть реальность спутанных состояний на основе бомовской версии мысленного эксперимента ЭПР. Во‑первых, нужно использовать не два детектора спина, а не меньше трех, а еще лучше — четыре. Во‑вторых, детекторы следует располагать не параллельно или ортогонально, а под произвольными углами.
Вот идеальная схема эксперимента. Имеется источник электронных пар с нулевым суммарным спином, посылающий частицы в противоположных направлениях. Поставим там по паре спиновых детекторов, повернув их по отношению друг к другу произвольно. После каждого «включения» источника срабатывает один левый и один правый детектор, но какие именно — заранее неизвестно.
А дальше — самое главное. Закодируем результаты каждого измерения по определенному правилу числами от -1 до + 1, подставим их в алгебраическую формулу и усредним результаты по всем измерениям. В итоге получим величину S, зависящую от угла, под которым установлены детекторы (речь идет о математическом ожидании). Теорема Белла утверждает, что для неспутанных частиц значения функции S при любом расположении детекторов всегда лежат в промежутке от -2 до +2 (неравенство Белла). Такой вывод следует лишь из предположения, что каждый член любой электронной пары, уйдя от источника, сохраняет свое собственное состояние, не подвергаясь воздействию далекого близнеца. Если же электроны-партнеры вдали от источника связаны друг с другом, то выполнение неравенства Белла не гарантируется. Более того, из квантовомеханических вычислений следует, что при каких-то ориентациях детекторов S может быть как больше +2, так и меньше -2. Следовательно, экспериментальная проверка неравенства Белла открывает путь к решению проблемы.
Проверка опытом
Изготовление и регистрация спутанных состояний — непростая задача. Первые опыты по верификации теоремы Белла проводили с поляризованными фотонами. Вместо пар спутанных электронов использовали пары световых квантов с альтернативными модами поляризации (например, вертикальной и горизонтальной), а вместо магнитных детекторов — поляризационные фильтры. Подобные эксперименты начали ставить в 1970-е годы, однако однозначных результатов они не дали. Лишь в 1982 году аспирант Парижского университета Алан Аспект провел серию прецизионных опытов со спутанными фотонами, признанных убедительными. Он доказал, что S действительно может сильно зашкалить и за +2, и за -2. А значит, спутанные частицы ощущают присутствие друг друга на любом расстоянии.
В конце 1980-х американцы Дэниел Гринбергер и Майкл Хорн вместе с австрийским физиком Антоном Зайлингером теоретически доказали, что опыты с тройками спутанных частиц демонстрируют особенности этого явления лучше, чем «парные» эксперименты. В 1999 году в лаборатории Зайлингера в Венском университете впервые создали спутанные фотонные триады. С тех пор число спутанных в эксперименте частиц стало быстро расти. Пока рекорд держат физики из американского Национального инстиута стандартов и технологии, которые в конце прошлого года изготовили шестерку спутанных ионов бериллия. А в январе немецкие физики сообщили, что им впервые удалось «спутать» атом с фотоном.
Разницу между квантовой и классической физикой наглядно иллюстрируют квантовая (слева) и классическая (справа) модели хаоса
Начавшись с публикаций Вернера Гейзенберга и Эрвина Шрёдингера в 1925–1926 годах, всего через десять лет квантовая механика превратилась в общепризнанную основу понимания явлений микро- и макромира в очень широком спектре областей - от ядерной физики до теор ии кристаллов. Теория столь уверенно двигалась от успеха к успеху, что практически все физики стали принимать ее как истину в последней инстанции.
Но имелись и несогласные. Альберту Эйнштейну не нравились в квантовой механике принципиально вероятностный характер, соотношение неопределенностей и вытекающая из него невозможность одновременного определения координат и скоростей частиц, отсутствие ясности в решении проблемы квантовомеханических измерений. Больше всего Эйнштейна раздражала несовместимость его собственных представлений о физической реальности с «копенгагенской» интерпретацией квантовой механики, предложенной Нильсом Бором. Согласно Бору, состояние любой квантовой системы нельзя рассматривать безотносительно к аппаратуре, с помощью которой получена информация о ее поведении. Теория способна предсказать вероятности тех или иных исходов измерений квантовомеханических объектов, но ровно ничего не может сказать о том, каковы же значения измеряемых величин «на самом деле». Состояние «неизмеренной» системы не просто неизвестно - оно вообще не определено, а посему и рассуждать о нем не имеет смысл а.
Эйнштейна не устраивала подобная логика, он пытался ее опровергнуть и изобретал воображаемые опыты, которые Бор успешно интерпретировал в свою пользу. Однако Эйнштейн не отступал. В 1935 году он опубликовал описание очередного мысленного эксперимента, который, по его расчетам, неопровержимо доказывал ущербность квантовой теор ии. Эта модель послужила предметом долгих дискуссий Эйнштейна со своим ассистентом Натаном Розеном и коллегой Борисом Подольским. Статья, фактически написанная Подольским, появилась в журнале Physical Review за подписями всех троих. Эта работа, которую цитируют как ЭПР, и проложила путь к концепции квантового спутывания. Сегодня ее относят к числу самых глубоких исследований теор етической физики XX века.
|
Исследование феномена квантового спутывания имеет множество практических применений. Система спутанных частиц, как бы сильно она ни была размазана по пространству, это всегда единое целое. Поэтому такие системы - золотое дно для информационных технологий. Хотя они не позволяют передавать сигналы со сверхсветовой скоростью (этот запрет СТО остается нерушимым), с их помощью можно копировать состояние квантовых объектов на любом расстоянии (это называется квантовой телепортацией) и осуществлять передачу сообщений, полностью защищенных от перехвата (квантовая криптография). Феномен спутанности открывает путь и к созданию квантовых компьютеров. «Каждая элементарная ячейка классического компьютера существует сама по себе в одном из двух логических состояний, которые кодируют нуль и единицу.
А в квантовом компьютере состояние ячейки является суперпозицией, смесью двух базисных состояний, нуля и единицы. Такой ячейкой - кубитом - может быть любая квантовая система с двумя возможными состояниями, скажем, электрон с его двумя спиновыми ориентациями, - рассказал «Популярной механике» профессор физики Мичиганского университета Марк Дыкман. - Кубиты можно по-разному связать друг с другом, создав тем самым множество спутанных состояний. Для связанной системы двух кубитов имеются уже четыре возможных состояния, трех - восемь, четырех - шестнадцать и так далее. Так что с ростом числа кубитов число состояний компьютера увеличивается по экспоненте. Поэтому квантовый компьютер в принципе позволит решать задачи, которые никогда не будут доступны его классическим предшественникам. Спутанные состояния чрезвычайно деликатны, физики-экспериментаторы столкнулись с этим давно. Для работы квантового компьютера нужно сначала создать спутанное состояние многих кубитов и затем изменять его в ходе процесса вычисления. Поэтому для практического изготовления квантового компьютера необходимо, чтобы спутанные, когерентные кубиты жили достаточно долго и чтобы их можно было надежно контролировать. В этом и заключается одна из главных физических и технических проблем создания квантовых компьютеров. Это очень сложно... и чрезвычайно интересно».
|
Загадка ЭПР
Авторы (ЭПР) исходили из двух самоочевидных предпосылок. Во-первых, любой атрибут физической системы, который можно предсказать с вероятностью 100% , не возмущая эту систему в процессе измерений, является, по определению, элементом физической реальности. Во-вторых, полное описание системы должно включать в себя сведения обо всех таких элементах (ассоциированных именно с этой конкретной системой). Предположим, что мы изготовили пару одинаковых частиц А и В, которые начинают движение в строго противоположных направлениях с равными импульсами и, следовательно, скоростями. Принцип неопределенности не позволяет одновременно точно измерить положение и импульс каждой частицы, но это и не требуется. Позволим квантовым «близняшкам» удалиться друг от друга, а затем определим координаты частицы А, что в идеале можно сделать с нулевой погрешностью. Мы немедленно получаем достоверную информацию, где находилась в тот же момент и частица В. Наша аппаратура взаимодействовала исключительно с А, а состояние ее сестрицы оставалось невозмущенным. Следовательно, положение частицы В следует счесть элементом физической реальности.
Вместо того, чтобы выяснять координаты частицы А, мы можем измерить ее импульс, причем опять-таки идеально точно. Поскольку суммарный импульс пары равен нулю, мы автоматически узнаем и величину импульса частицы В, ни в коей мере ее не трогая. Следовательно, и эта величина - элемент физической реальности. Однако уравнения квантовой механики позволяют вычислить положение и импульс частицы лишь приближенно. А если это так, делают вывод ЭПР, то квантовомеханическое описание реальности не является полным. Что и требовалось доказать.
|
Реакция столпов физического сообщества на работу ЭПР была жесткой. Вольфганг Паули написал Гейзенбергу, что Эйнштейн поставил себя в дурацкое положение. Бор стал придумывать опровержение. Через три месяца на страницах того же журнала он провозгласил, что мысленный эксперимент ЭПР не отменяет соотношения неопределенностей и не создает никаках препятствий для применения квантовой механики. Бор подчеркнул, что Эйнштейн вправе полагать квантовую теор ию неполной, но ее практическая эффективность от этого не уменьшается. С Бором согласились почти все теор етики, кроме Эрвина Шрёдингера. Он пришел к выводу: «Если две системы, состояния которых нам известны, временно вступают в физическое взаимодействие, а затем разделяются вновь, то их уже нельзя описывать прежним образом, то есть утверждать, что каждая система пребывает в своем собственном состоянии.
Я считаю это обстоятельство самой характерной чертой квантовой механики, разделяющей ее и классическую науку. Благодаря временному взаимодействию ранее независимые системы становятся спутанными». Так выглядело первое появление на публике этого самого «спутывания». Шрёдингер осознал, что логический анализ парадокса ЭПР ведет к важнейшему выводу: квантовая механика допускает такие состояния физических систем, при которых корреляции между их элементами оказываются сильнее любых корреляций, допускаемых классической физикой! Эти состояния он и назвал спутанными.
Версия Бома
В начале 1950-х годов американский физик Давид Бом сформулировал новую версию ЭПР-эксперимента, которая упрощала математический анализ. Он рассмотрел пару одинаковых квантовых частиц с половинным спином, изготовленную так, чтобы их полный спин равнялся нулю (допустим, электроны). После распада они станут удаляться в различных направлениях. Поставим на их пути магнитные детект оры, измеряющие спин. Спин по его действию можно условно представить себе как вращение электрического поля, которое вызывает появление магнитного момента, перпендикулярного плоскости вращения, что и фиксируется детект орами. Или, через представление стоячей электромагнитной волны - вектор магнитного поля будет перпендикулярен вектору изменения электрического. т.е. накладывающаяся сама на себя волна электрического возмущения порождает эффект магнитной составляющей. Числовое значение спина соответствует характеристике наложения волны на себя.
В идеальной модели электроны движутся сквозь щель, пронизанную параллельными силовыми линиями постоянного, но неоднородного магнитного поля (на деле все несколько сложнее). Из-за своей квантовой природы до измерения спин вообще не имеет определенной ориентации, а после него он ориентируется либо в направлении поля, либо против него.
Поле подправляет те спины, которые точно не соответствуют его ориентации, так же как магнитное поле переориентирует намагниченность доменов магнитного материала, - это происходит именно в результате переориентации спинов его неспаренных электронов.
Пусть один детект ор сообщил, что спин «его» электрона направлен вверх. Можно утверждать, что спин второго электрона глядит вниз. И опыт это подтверждает. Пусть второй электрон движется в сторону более удаленного детект ора с такой же ориентацией поля. Прибор с некоторой задержкой отметит, что спин направлен вниз, как и ожидалось. Таким образом, мы достоверно предсказали спин второй частицы, никак на нее не воздействуя. Согласно логике ЭПР, направление ее спина считается элементом физической реальности.
В чем же парадокс? Допустим, что детект оры ориентированы иначе, скажем, слева направо. Если спин одного электрона смотрит вправо, мы должны заключить, что спин второго направлен влево. Однако странный это элемент физической реальности, если его можно изменять по собственному усмотрению!
Но это еще полбеды. Установим теперь ближний детект ор вертикально, а дальний - горизонтально. Если наблюдатель у первого детект ора увидит, что спин смотрит вверх, он посчитает, что спин электрона-партнера направлен вниз. Однако второй прибор регистрирует горизонтальное значение спина. При повторении эксперимента спин второго электрона в половине случаев будет смотреть вправо, а в половине - влево. Второй наблюдатель будет вправе заключить, что спин первого электрона направлен, соответственно, влево или вправо. В итоге выводы наблюдателей окажутся несовместимыми. Что же делать с физической реальностью?
С точки зрения Бора, парадокса тут нет. Если ориентация спина возникает лишь в ходе измерения, то не приходится говорить о ней вне эксперимента. Вспомним, что мы вольны в выборе детект оров. Откуда спину заранее знать, в каком направлении его измерят? Похоже, что первый электрон мгновенно сообщает своему близнецу, что он проскочил через детект ор. Но ведь физического взаимодействия между ними нет, так как же они ухитряются общаться?
Из этого тупика можно выбраться с помощью догадки Шрёдингера: квантовые корреляции сильнее классических. Тогда все встает на свои места. Мы изготовили пару электронов в спутанном состоянии, отсюда и вся необычность их поведения в ЭПР-эксперименте. Но Шрёдингер сформулировал свою гипотез у словесно, для физики этого маловато. Можно ли перевести ее на язык чисел, чтобы проверить с помощью измерений?
Пришествие Белла
Впервые это сделал одаренный ирландский физик, имя которого не слишком известно широкой публике. Cотрудник ЦЕРНа Джон Стюарт Белл в 1960-х годах заинтересовался парадоксом ЭПР. Результатом стало доказательство фундаментальной теор емы, подтверждающей возможность надежной экспериментальной проверки гипотез ы существования спутанных состояний. Со временем в теор етической физике возникло целое направление, посвященное поиску новых вариантов теор емы Белла.
Белл показал, как можно подтвердить или же опровергнуть реальность спутанных состояний на основе бомовской версии мысленного эксперимента ЭПР. Во-первых, нужно использовать не два детект ора спина, а не меньше трех, а еще лучше - четыре. Во-вторых, детект оры следует располагать не параллельно или ортогонально, а под произвольными углами.
Вот идеальная схема эксперимента. Имеется источник электронных пар с нулевым суммарным спином, посылающий частицы в противоположных направлениях. Поставим там по паре спиновых детект оров, повернув их по отношению друг к другу произвольно. После каждого «включения» источника срабатывает один левый и один правый детект ор, но какие именно - заранее неизвестно.
А дальше - самое главное. Закодируем результаты каждого измерения по определенному правилу числами от –1 до + 1, подставим их в алгебраическую формулу и усредним результаты по всем измерениям. В итоге получим величину S, зависящую от угла, под которым установлены детект оры (речь идет о математическом ожидании). Теорема Белла утверждает, что для неспутанных частиц значения функции S при любом расположении детект оров всегда лежат в промежутке от –2 до +2 (неравенство Белла). Такой вывод следует лишь из предположения, что каждый член любой электронной пары, уйдя от источника, сохраняет свое собственное состояние, не подвергаясь воздействию далекого близнеца. Если же электроны-партнеры вдали от источника связаны друг с другом, то выполнение неравенства Белла не гарантируется. Более того, из квантовомеханических вычислений следует, что при каких-то ориентациях детект оров S может быть как больше +2, так и меньше –2. Следовательно, экспериментальная проверка неравенства Белла открывает путь к решению проблемы.
Проверка опытом
Изготовление и регистрация спутанных состояний - непростая задача. Первые опыты по верификации теор емы Белла проводили с поляризованными фотонами. Вместо пар спутанных электронов использовали пары световых квантов с альтернативными модами поляризации (например, вертикальной и горизонтальной), а вместо магнитных детект оров - поляризационные фильтры. Подобные эксперименты начали ставить в 1970-е годы, однако однозначных результатов они не дали. Лишь в 1982 году аспирант Парижского университета Ален Аспе провел серию прецизионных опытов со спутанными фотонами, признанных убедительными. Он доказал, что S действительно может сильно зашкалить и за +2, и за –2. А значит, спутанные частицы ощущают присутствие друг друга на любом расстоянии.
В конце 1980-х американцы Дэниел Гринбергер и Майкл Хорн вместе с австрийским физиком Антоном Цайлингером теор етически доказали, что опыты с тройками спутанных частиц демонстрируют особенности этого явления лучше, чем «парные» эксперименты. В 1999 году в лаборатории Цайлингера в Венском университете впервые создали спутанные фотонные триады. С тех пор число спутанных в эксперименте частиц стало быстро расти. Пока рекорд держат физики из американского Национального инстиута стандартов и технологии, которые в конце прошлого года изготовили шестерку спутанных ионов бериллия. А в январе немецкие физики сообщили, что им впервые удалось «спутать» атом с фотоном.
|
Новейшей демонстрацией уникальных особенностей спутанности стало квантовое телеклонирование, перенос состояния квантового объекта на два или несколько пространственно удаленных объектов той же природы, или телепортация по нескольким адресам. В теор ии эта процедура была предложена еще в 1999 году. Выполненный в феврале 2006 года в Токийском университете эксперимент начался с изготовления спутанных световых лучей A, B и C. Луч A был смешан с подлежащим клонированию лучом X, а B и C посланы в других направлениях. Приборы измеряли смешанное световое поле и посылали эту информацию модуляторам фазы и амплитуды на путях B и C. Каждый из них после такого воздействия превратился в клон луча X. Квантовую телепортацию можно выполнить идеально точно, а телеклонирование из-за принципа неопределенности - только приближенно. Амплитудные и фазовые характеристики луча X можно было перенести на B и C максимум на две трети. Токийские физики не дотянули до этого предела, им удалось воспроизвести луч X лишь на 58%. Но если бы они изготавливали клоны без использования спутывания, точность не превысила бы 50%: квантовые корреляции сильнее классических.
