Квантовая телепортация

Примером квантовой телепортации фактически является уже описанное явление мгновенной передачи воздействий от одной «спутанной» частицы другой «породненной» частице за счет квантовой корреляции.

Квантовая телепортация представляет собой перенос на расстоянии квантового состояния одного объекта на другой объект с помощью ЭПР-пары. При квантовой телепортации произвольное (и заранее не известное) состояние А объекта разрушается, однако возникает идентичное состояние В у спаренного объекта, расположенного в другой области. При этом перемещается не сам квантовый объект, но его свойства передаются другому объекту.

В последнее десятилетие ХХ века квантовая теория вплотную подошла к проблемам телепортации и обращения времени, причем речь идет не о теоретических возможностях, а о прямых экспериментах по телепортации квантовых состояний. Квантовая нелокальность и наличие нелокальных связей открывают совершенно головокружительные возможности в указанных областях и первые практические шаги в этом направлении уже осуществлены.

В 1993 году Ч. Беннетт с соавторами * (* C. H.  Bennett, G. Brassard, C. Crepeau, R. Jozsa, A. Peres, W. K. Wootters. Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels, Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993) опубликовали первую работу по телепортации квантовых состояний (отдельных степеней свободы), после чего сразу несколько групп исследователей экспериментально подтвердили реальность такого процесса, например телепортацию сигнала через реку Дунай **.  (** R. Ursin, T. Jennewein, M. Aspelmeyer, R. Kaltenbaek, M. Lindenthal, Ph. Walther, A. Zeilinger. Quantum Teleportation across the Danube. Nature 430, 849 (2004).

Квантовая телепортация была экспериментально реализована также в университете Инсбрука группой Антона Цайлингера с использованием поляризованных фотонов *. (* См. обзоры: A. Zeilinger. Sci. Am. 282, 5 (2000); И. В.Волович Квантовая телепортация, криптография и парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена. М., 2002; Килин С. Я. // УФН. 169, 507 (1999)

Процитирую С. И. Доронина: «Суть экспериментов по телепортации несложная. Если описать ее упрощенно, она будет выглядеть так: допустим, у нас есть частица 1 и запутанная пара частиц 2–3 (типа ЭПР-пары). Объединяя частицы 1 и 2 (измеряя в белловском базисе), то есть переводя пару 1–2 в максимально запутанное состояние типа того, которое было раньше у пары 2–3, состояние 3 становится таким, каким было раньше состояние 1, поскольку общее состояние трех частиц не меняется. Таким образом, частица 1 как бы телепортируется на место частицы 3, другими словами, частица 3 приобретает свойства частицы 1».

Сегодня речь идет уже о том, что телепортация путем обмена запутанностью кладется в основу создания квантового коммутатора, коммуникационных каналов квантовой связи, а также иных физических приборов, использующих в качестве рабочего ресурса квантовые корреляции.

Во всех этих работах речь идет о том, что, используя запутанные пары частиц, можно мгновенно менять состояние квантового объекта путем его взаимодействия с одной из частиц этой пары с его переводом в запутанное состояние. Такой метод получил название «телепортации запутанности» или «обмена запутанностью».

В последующих работах получены просто фантастические результаты, подтверждающие однако верность предсказаний квантовой теории: если спутанное состояние между изучаемыми фотонами создать после их регистрации, то окажется, что более позднее по времени действие влияет на результат более раннего измерения! * (*  T. Jennewein, G. Weihs, J.-W. Pan, A. Zeilinger. Phys. Rev. Lett. 88, 017903 (2002).