Физики Тонкан Ли из Университета Пардью в городе Уэст-Лафайетт (США) и Чжан-Ци Инь из Университета Циньхуа в Пекине (Китай) заявили, что им удалось разработать метод, который позволяет телепортировать живые организмы на квантовом уровне. Правда, пока речь идет только о микробах. Статья на эту тему опубликована в научном издании Science Bulletin.
Собственно, сам процесс квантовой телепортации представляет собой перемещение на различные расстояния не самих частиц, а только их квантовых состояний. Для этого ученые используют пару сцепленных (запутанных) между собой частиц, разнесенных в пространстве. Согласно законам квантовой механики, даже если такие частицы удаляются друг от друга на значительную дистанцию, каждая из них все равно сохраняет информацию о состоянии своего "компаньона".
Данный феномен связан с такими понятиями, как парадокс Шредингера и квантовый Чеширский кот.
В 1935 году австрийский физик Эрвин Шредингер проделал мысленный эксперимент, объясняющий загадочное свойство электронов исчезать на одной орбите и мгновенно появляться на другой. Ученый предложил вообразить кошку, которую поместили в закрытый ящик, где находятся одновременно счетчик Гейгера, баллончик с ядовитым газом и радиоактивная частица. Если последняя поведет себя как корпускула, то сработает счетчик радиоактивности, баллончик начнет распылять газ и кошка погибнет.
Если же частица проявит волновые свойства, счетчик на нее не среагирует, следовательно, кошка останется в живых. Но, по законам квантовой физики, кошка оказывается одновременно и жива и мертва, пока какой-нибудь наблюдатель не заглянет в ящик и не зафиксирует ее состояние. Именно это теоретическое описание легло в основу гипотезы о телепортации.
Квантовым Чеширским котом, в свою очередь, называют явление квантовой механики, суть которого сводится к тому, что в определенных условиях квантовые частицы и их свойства разделены в пространстве. Эффект назван по имени одного из персонажей кэрроловской "Алисы в Стране Чудес", обладающего способностью исчезать, оставляя вместо себя только улыбку…
Впервые идея квантового Чеширского кота была предложена в 2010 году. Феномен был экспериментально обнаружен на источнике нейтронов в институте Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция). В 2013 году израильский физик-теоретик Якир Ааронов предложил применять для обнаружения явления способ слабых измерений.
Что же являет собой устройство для "телепортации", разработанное недавно китайскими физиками? Оно имеет входы, представляющие собой пластины из сверхпроводника, к которым подключены осциллятор и парящая над пластиной алюминиевая мембрана. Осциллятор является генератором микроволнового излучения, благодаря которому микроорганизмы на разных мембранах можно менять местами друг с другом, а также заставлять один и тот же микроорганизм находиться одновременно в двух разных точках на поверхности мембраны.
В обоих случаях делается запись квантового состояния в спин электрона молекулы глицина — одной из простейших аминокислот, которые присутствуют на поверхности оболочки бактерии.
При помощи специальной магнитной иглы можно либо вызвать коллапс волновой функции и определить положение бактерии на мембране, либо телепортировать информацию о ней в другой микроорганизм.
"Мы разработали простой и прямой метод того, как можно заставить одного микроба быть сразу в двух разных точках, и создали методику для телепортации квантового состояния этого микроорганизма, — прокомментировал Тонкан Ли. — Я надеюсь, что наша неконвенциональная работа вдохновит других физиков серьезнее относиться к квантовой телепортации на уровне микроорганизмов и о возможностях ее применения в будущем".
Также Инь и Ли планируют провести аналогичные эксперименты с прохлорококком — бактерией, способной к фотосинтезу. Они предполагают таким образом выяснить, задействована ли в процессе фотосинтеза растений квантовая механика.
Кстати, летом 2016 года китайские ученые собираются провести первый в мире эксперимент по квантовой телепортации на дистанцию более 1200 километров, сообщает Nature News. Это будет осуществлено посредством запуска в июне околоземного спутника.
На первом этапе планируется проверить надежность криптографической связи между Пекином и Веной, на втором через тот же спутник будет осуществлена квантовая телепортация фотонов между наземными станциями, расположенными в Дэлинхе и Лицзяне либо Наньшане (расстояние между этими пунктами как раз превышает 1200 километров).
Исследователи не сомневаются в успехе эксперимента, так как передача квантовой информации теоретически возможна на любые расстояния. В дальнейшие планы китайцев входят опыты по передаче сигналов между Землей и Луной.