Текст книги "Знание-сила, 2004 № 01 (919)"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 11 страниц)

Просто ситуация в культуре такова, что если где-то и есть это самое "высокое" искусство, если и сидит в наше время где-то человек и пишет александрийским стихом прекрасные чистые стихи – не про то, как он поджарил и съел собственных родителей, а просто о человеческих чувствах, которые никуда не делись за последние годы, – это замечательно и здорово. Но я ничего об этом не слышал...

Во всем мире

Почему слева?

Своих младенцев большинство матерей инстинктивно носят на левой части тела. Британские ученые исследовали, почему это происходит именно так. Предположение, что женщины хотят оставить свободной правую руку, было отброшено как неверное, ибо матери– левши носят детей таким же образом.

Ученые видят причину в другом: левую руку контролирует правое полушарие, где расположены эмоциональные центры. Так вот, матери на этой, глубже "чувствующей стороне" быстрее реагируют на малейшие сигналы, идущие от их чад.

Прибор читает по глазам

Всем давно знакомо крылатое выражение "глаза – зеркало души". Известно также, что по радужной оболочке глаза можно судить о разных заболеваниях и в целом о здоровье человека. Но все это субъективные наблюдения. Как же подступиться к объективной оценке здоровья, исходя из этих внешних качественных признаков?

Ученые медики, работающие в Сингапуре, обнаружили, что при обследовании около восьми тысяч пациентов с функциональными нарушениями работы мозга, у них втрое чаще отмечались отклонения в кровоснабжении сетчатки глаза. Исследователи предположили, что подобные симптомы отражают аналогичные явления в кровеносных сосудах мозга. Остро ощутилась потребность в новом приборе, не затрагивающем измерение артериального и венозного давления крови. На сегодня это мог сделать только монитор, соединенный с сердцем.

Американская фирма "Сарнофф корпорейшн" разработала оксиметр для сетчатки глаза, способный измерить насыщение мозга кислородом без вмешательства в большие полушария Прибор излучает низкоэнергетичные лазерные пучки, и благодаря ему видно "по глазам", как кровь становится насыщеннее и ярче, когда несет в себе кислород в нужном количестве. Фирма разрабатывает ручной вариант прибора для клинических испытаний и обследования людей, обращающихся за помощью к окулистам.

Экономные посудомойки

Немецкая компания Siemens выпустила новую посудомоечную машину. Главное ее достоинство – экономичность. Для мытья посуды требуется всего 14 литров воды, то есть на 25 процентов меньше, чем потребляют обычные машины, да и электричества они тратят в полтора раза меньше. Кроме того, машина обладает искусственным интеллектом: на панели нет ни одной кнопки – в зависимости от количества и степени загрязненности посуды машина сама выбирает режим работы.

Владилен Баращенков

Эффект телепортации

Этот термин пришел к нам из сказок и научной фантастики. Мгновенное перемещение из одного места в другое – сразу, минуя промежуточные состояния. Исчезнуть на Земле и тут же материализоваться где-нибудь на Луне или Марсе! Возможно ли такое? С первого взгляда – нет. Казалось бы, при этом нарушаются многие хорошо проверенные законы классической физики. Тем не менее квантовая механика и некоторые недавние эксперименты с микрочастицами доказывают, что при некоторых условиях это вполне достижимо. Как это часто случается в последнее время, наука оказывается фантастичнее самой запредельной фантастики...

Три способа летать, не взлетая

Напрягшись, Джени ощутила прилив какой-то чудесной, радостной энергии. Родившись где-то в глубине ее мозга, она переполняла теперь все ее тело, ставшее вдруг невесомо легким. Так бывает иногда во сне, когда, раскинув руки и чуть оттолкнувшись, вы чувствуете, что летите, оставляя глубоко под собой зеленую щетку леса и голубую змейку реки. На мгновение глаза Джени закрыла серая дымка, и она с удивлением и восторгом увидела, что находится в соседнем доме, в комнате Джека, где ей так хотелось побывать. Окна и двери оставались закрытыми, стены целы, а она тут.

– Удалось! Научилась перемещаться! Я всегда знала, что смогу!..

Вот так или почти так описывают телепортацию писатели-фантасты. Нужно напрячься, сильно пожелать, и чудесная ментальная сила перенесет вас, куда пожелаете.

Такая телепортация в одном ряду с телепатией, телекинезом и прочими паранормальными явлениями, не имеющими абсолютно никакой научной основы и никогда не наблюдавшимися, хотя бытует масса легенд о том, что кто-то, где-то, когда-то встречался с чем-то подобным. Но это уже из области не знания, а веры. Людям (да и мне самому – чего греха таить¹.) очень хочется, чтобы в мире было что-то необыкновенное, из ряда вон выходящее.

С точки зрения науки паранормальные явления могли бы случаться, существуй кроме наших трех еще четвертое пространственное измерение. Подобно тому, как плоскому двумерному муравью казалось бы чудом телепортации, если бы из одного очерченного круга, не пересекая его границ, он смог вдруг переместиться в другой, так и героиня фантастического рассказа Джени была удивлена, обнаружив себя в соседнем доме. Вот только нет четвертого измерения в нашем мире! Может, в других вселенных оно и существует, но в нашей его определенно нет. В этом убеждает как наш обыденный, так и строгий научный опыт (см. об этом в статье автора "Сколько сторон света у нашей Вселенной?" в февральском номере "Знание – сила" за 2001 год).

Близнецы или клоны?

Другой способ телепортации, когда на промежуточной стадии транспонируемый объект представляется в виде пучка кодированного излучения, обсуждается Н. Винером в его знаменитой книге "Кибернетика". Этим способом можно было бы воспользоваться, умей мы в деталях, с мельчайшими подробностями описать состав и структуру макроскопического тела – на первый раз хотя бы простого булыжника, а потом, набравшись опыта, уже и человека. Собранную информацию можно закодировать, например, в серии электромагнитных сигналов или гравитационных волн, способных без искажений проходить колоссальные космические расстояния. Перебросив информацию в требуемое место, можно будет точно восстановить объект по его описанию.

Перемещение, правда, не мгновенное – нужно время на воссоздание объекта, да и скорость сигналов хотя и очень велика (300 тысяч километров в секунду), но не бесконечна. С этим можно было бы примириться, хуже другое – квантовая физика доказала, и это было многократно подтверждено на опыте, что описать предмет абсолютно точно, со всеми деталями, принципиально невозможно. Знаменитое соотношение неопределенностей, открытое почти 80 лет назад немецким физиком Гейзенбергом, утверждает, что точно измерив координаты тела, мы не сможем узнать его скорость. Измерение координат "размазывает" скорость, и та может иметь любое значение. А если мы попытаемся измерить скорость, то сразу же "размажется", станет неопределенным положение тела.

Телепортация: успехи впереди!

В 1997 году к австрийскому физику Антону Цаилингеру (род. 1945) пришла мировая известность: е эксперименте, проведенном им, удалось впервые телепортировать фотоны (см. «Знание – сила», 2000, Ns В). В конце 2003 года на страницах немецкого журнала «Бильд дер Виссеншафт» появилось интервью с А. Цайлингером, профессором Института экспериментальной физики при Венском университете и автором популярной на Западе книги «Под покровом Эйнштейна. Новый мир квантовой физики». Выдержки из этого интервью мы предлагаем вам сегодня.

* «БдВ»: – Вы телепортируете элементарные частицы на большое расстояние, проводите квантовые эксперименты с молекулами, состоящими из семидесяти атомов углерода, а теперь планируете провести подобные опыты с вирусами. В связи с этим хочется спросить, не грозят ли нам новые опасности? Что если спецслужбы или террористы захотят, например, телепортировать к своим жертвам чрезвычайно вирулентные вирусы?

Цайлингер: – Вирусы? При телепортации транслируется не материя, а информация. Пока нам удавалось телепортировать только частицы света – фотоны. Мы даже не знаем, сколько времени понадобится, чтобы поставить такие же опыты с более крупными объектами. Даже если мы проводим какие-то квантовые эксперименты с молекулами, мы еще очень далеки от того, чтобы телепортировать их. Здесь, кстати, надо пояснить, почему мы можем говорить о телепортации исходной частицы, когда мы вроде бы передавали лишь информацию об ее состоянии. Дело в том, что в этот момент исходная частица теряет свои прежние свойства, а Другая частица, которую мы называем телепортированной, приобретает эти свойства и теперь уже ничем не отличается от оригинала.

* «БдВ»: – В вашей новой книге «Под покровом Эйнштейна» вы заявляете, что «информация – это первородное вещество Вселенной» и что «действительность и информация – это одно и то же». Может ли информация, по вашему мнению, существовать отдельно от материи и энергии, и не сводятся ли, чего доброго, последние к голой информации?

Цайлингер: – Для меня действительность и информация неразделимы как две стороны одной медали.

В конце концов, в один прекрасный день, возможно, удастся выразить на языке информации все физические процессы, да и вообще все содержимое естественных наук.

* «БдВ»: – Не ведет ли ваша интерпретация квантовой физики – а здесь вы следуете традиции Нильса Бора – к субъективизму, ведь в итоге оказывается, что все зависит от сознания?

Цайлингер: – В квантовой физике и впрямь роль наблюдателя гораздо выше, чем прежде, однако его влияние нельзя назвать неограниченным. Единичные события совершаются абсолютно случайно и не подвержены нашей воле.

* «БдВ»: – Если информация неизбежно зависит от наблюдателя и субъекта, то каким же образом физики приходят к объективным результатам? Ведь квантовая физика все же не образчик своеволия?

Цайлингер: – Информацию нельзя назвать чем-то исключительно субъективным. Конечно, информация – это то, чем кто-либо обладает, но в то же время это – информация о чем– то, то есть о самой действительности. * «БдВ»: – Нильс Бор сказал однажды: кто не шокирован квантовой физикой, тот не понял ее. А Ричард Фейнман обмолвился даже, что квантовую физику не понимает никто. Проводя свои изощренные эксперименты, вы проникли в причудливый мир квантовой физики глубже, чем большинство других людей. Стала ли она для вас еще загадочнее? Цайлингер: – Проблема, о которой говорили Бор и Фейнман, заключается в следующем: с одной стороны, положения квантовой физики с невероятной точностью подтверждаются в экспериментах, вдобавок они очень красивы с математической точки зрения; с другой же стороны, этому разделу науки недостает какого-то понятного всем основополагающего принципа, из которого проистекала бы вся теория. Подобные принципы есть, например, в частной и общей теории относительности Эйнштейна.

Я думаю, что проблема тут в односторонне понятом реализме и надеюсь, что, прекратив разделять действительность и информацию, мы сделаем шаг в нужном направлении.

Итак, чем точнее измеряем координату, тем больше размазка скорости, и наоборот. Для макроскопических тел это остается фактически незаметным, а вот для молекул, атомов и других микрочастиц нельзя одновременно точно измерить скорость и координату. Поэтому описать предназначенное к транспортами тело можно лишь приближенно, какими бы изощренными не были способы измерений. Транспортированная реплика тела лишь похожа, но не идентична оригиналу.

Впрочем, практически это может быть вполне достаточным. Если передать внешние габариты куска железа и формулы, описывающие его атомы, это позволит изготовить приближенную копию, которую, опять-таки в силу гейзенберговского запрета на абсолютно точные измерения параметров, мы не отличим от исходного оригинала. Конечно, кусок железа – это предельно простой случай, но и в предельно сложном случае телепортации человека тоже возможен приближенный подход. Зачем передавать, например, точное расположение атомов его пищевода? Достаточно информировать адресата о структуре биологических тканей и их расположении в пищеводе. Мы знаем, что человек с протезом ног, почки, даже сердца не перестает быть самим собой. Насколько далеко можно пойти по этому пути?

На какой «красной черте» будут разрушены память и собственное "Я" оригинала? И вообще, что это будет – почти клон или всего лишь близнец? Сегодня эти вопросы из области фантастики. Тем не менее в отличие от чисто умозрительной «паранормальной транспортами» приближенная «винеровская телепортация» в принципе осуществима.

Наконец, есть еще квантовая телепортация, которая сегодня интенсивно обсуждается в самых серьезных физических журналах. Для того чтобы понять, в чем тут дело, нам придется еще раз поговорить о главной особенности квантовой физики.

Загадка, придуманная Эйнштейном

Квантовая механика – очень трудная наука, выводы которой часто противоречат здравому смыслу и нашему повседневному опыту. Неискушенному человеку трудно поверить в "придуманные физиками" соотношения неопределенностей. Кому придет в голову сомневаться в том, что у катящейся по столу горошины есть одновременно координата и скорость? Казалось бы, то же должно быть и для любой микрочастицы. Что из того, что она маленькая? Нужно просто научиться точным измерениям.

А вот опыты с микрочастицами говорят, что это не так. Пытаясь при измерении координаты «приколоть» частицу к точке, мы всякий раз передаем ей импульс. На тяжелую горошину это почти не оказывает влияния, а, например, легкий электрон, как живчик, прыгает при этом от одной точки к другой. Получается, что говорить одновременно о координате и скорости просто бессмысленно. Это – несовместимые понятия. Если измерена координата, мы можем говорить о частице, если же точно известна скорость – мы имеем дело фактически с распределенной в пространстве волной, которую не опишешь одной– единственной координатой.

Этого нельзя понять, ведь "понять" означает уменье выразить нечто новое через более привычные понятия, а квантовые понятия нельзя выразить через понятия, известные нам из школы ньютоновской физики. Квантовые понятия надо просто принять – привыкнуть к ним.

Студентом я никак не мог осмыслить фразу из учебника квантовой механики Д.И. Блохинцева: "Фотон нельзя представлять себе поплавком на гребне квантовой волны", и однажды сказал об этом Блохинцеву. Он с присущим ему юмором посоветовал: "А вы прочитайте эту фразу раз пятьдесят и всякий раз старайтесь понять, что бы это значило. Когда будет читать пятьдесят первый раз, вам все это покажется изначально очевидным!"

Проходя сквозь преломляющий кристалл, фотон расщепляется на два дочерних (ротона со взаимно перпендикулярной поляризацией, поэтому, измерив направление поляризации фотона А сразу узнаем, какова поляризация фотона Б. Телеграфное сообщение наблюдателям в точке 2 о том, какое будет результот их измерения, покажется им похожим на откровение дельфийского оракула или пророчества болгарской предсказательницы Ванги.

Измерение поляризации фотонаХ превратило бы его в фотон со случайным направлением поляризации. Однако можно измерить относительную поляризацию фотонов АиХ,не изменяя их собственной. Физики умеют это делать. Теперь, зная относительные поляризации пар А -X и А-Б, можно телеграфировать в точку 2, как нужно повернуть вектор поляризации и фотона Б, чтобы он стал неотличимой копией фотона X.

Принципиальную несводимость квантовых представлений к ньютоновским постоянно подчеркивали создатели квантовой науки, хотя с этим не соглашался Эйнштейн. Он полагал, что мы имеем дело всего лишь с временными «строительными лесами» на здании будущей физики, и пытался найти примеры, которые доказали бы неполноту квантовой теории, в силу которой она и приводит к парадоксам.

Один из таких примеров, который Эйнштейн придумал вместе с двумя своими коллегами, сводится к следующему. Частица света фотон, проходя через кристалл кальцита, превращается в два фотона с одинаковой (половинной) энергией и взаимно перпендикулярными поляризациями: у одного фотона колебания электрического поля происходят вертикально, у другого – горизонтально. При этом мы не знаем, у какого фотона какая поляризация. Известно лишь, что они перпендикулярны друг другу. Чтобы узнать их, один фотон (будем называть его "фотон А") направим в точку 1, где стоит анализатор поляризаций, а второй фотон (Б) пусть летит в точку 2, где есть свой анализатор. Точки 1 и 2 удалены друг от друга, и между приходящими туда фотонами нет никакой материальной связи.

Ясно, что, измеряя в точке I, мы с равной вероятностью можем обнаружить как вертикальную, так и горизонтальную поляризацию. По воде случая фотон, пришедший в точку 1, может обладать любой из них. Измерение в точке 2, казалось бы, по воле случая, тоже обнаружит одну из двух – фотоны-то совершенно равноправны. Однако квантовая теория говорит, что хотя между фотонами нет никакой материальной связи, измерение в точке I каким-то неведомым нам путем (в этом, по мнению Эйнштейна, и проявляется неполнота квантовой теории) влияет на фотон Б. Случайность в точке 2 почему-то мгновенно исчезает, и можно телеграммой известить удивленных наблюдателей в точке 2, каков будет результат их измерений, даже если оно выполняется в тот же момент времени, что и в точке I. Влияние одной точки на другую, будь одна из них на Земле, а вторая на Марсе или еще дальше, передается с бесконечной скоростью.

Современная квантовая механика – комментировали этот пример Эйнштейн и его коллеги – предсказывает существование в природе канала передачи информации с удивительными свойствами, в которые трудно поверить. Как будто и вправду существует экстрасенсорное дальновидение, о котором часто говорят сторонники паранормальных явлений!

Однако в действительности в примере Эйнштейна нет никакого парадокса. Это объяснил датский физик Нильс Бор. Фотоны в точках 1 и 2 нельзя считать совершенно независимыми, поскольку мы заранее знаем, что их поляризации хотя и могут быть любыми, необязательно перпендикулярны друг другу. Поэтому, измерив поляризацию одного из них, мы сразу же скажем, какова она у другого.

Правда, причину мнимого парадокса легко усмотреть лишь в простом примере с двумя фотонами. В общем случае квантовых систем, рассмотренном Эйнштейном и его коллегами, она не столь очевидна. Состояние фотона характеризуется всего лишь одним параметром – направлением поляризации; состояния более сложных систем определяются большим числом переменных, и. тем не менее, их значения мгновенно передаются в точку 2, как только измерение делает их известными в точке I. И во всех случаях причиной является некое априорное условие – корреляция, как говорят физики, связывающая квантовые объекты.

И вот тут мы встречаемся с самым интересным, ради чего читателю пришлось преодолеть дебри квантовых парадоксов. Присоединив к двум "эйнштейновским" фотонам еще один с произвольными свойствами и связав его условием координации, мы сможем телепортировать этот фотон на сколь угодно далекое расстояние.

Квантовая телепортация

Вот как это делается. Наш рассказ будет несколько неточным, но пусть простят нас специалисты, – это делается для того, чтобы проще передать суть дела. Прежде всего следует иметь в виду, что мы не можем точно измерить поляризацию отдельно взятого фотона – повторные измерения всякий раз будут давать различные (случайные) значения. Дело в том, что число фотонов н их поляризация связаны соотношением неопределенности, как координата и скорость. Поэтому, если точно известно число фотонов (в нашем случае это единица), их поляризация остается неопределенной. Для ее измерения нужно пропустить сквозь анализатор лазерный пучок с неточно известным числом фотоноа Если у нас три фотона – эйнштейновская пара А, Б и предназначенный для телепортации фотон X, их поляризации нам неизвестны. Мы знаем только, что колебания электрических полей А и Б взаимно перпендикулярны, а относительно фотона X вообще ничего нельзя сказать. Мы должны телепортировать его таким, каков он есть, никоим образом не касаясь его, чтобы не превратить его в какой-то другой фотон со случайным значением поляризации. На первый взгляд, задача невыполнимая – как направить материальный объект в заданную точку, не прикасаясь к нему?

Квантовые законы допускают такой фокус. Запрещено измерять поляризацию фотонов, однако ничто не мешает измерить относительную поляризацию находящихся в точке 1 фотонов X и А – параллельны колебания их электрических полей или перпендикулярны? Если параллельны, то поляризация фотона Б в точке 2 перпендикулярна фотону X и, повернув ее с помощью преломляющего кристалла на 90 градусов, мы получим точную копию фотона X. Ну, а если X и А поляризованы перпендикулярно друг другу, то с фотоном Б вообще ничего делать не нужно – его поляризация совпадает с X. Конечно, для того чтобы в точке 2 знали, что делать с фотоном Б, надо послать туда сообщение с результатом измерения относительной поляризации X и А.

Поскольку все фотоны совершенно одинаковы и различаются лишь направлением поляризаций, то фотон Б теперь абсолютно идентичен исходному фотону X.

Подобным образом можно телепортировать и более сложные объекты, состояние которых определяется большим числом параметров: для каждого транспортируемого объекта X создается эйнштейновская пара объектов А и Б, затем измеряются относительные параметры пары X и А. что мгновенно определяет параметры удаленного объекта Б, а полученная в точке 1 информация посылается в точку 2 в качестве инструкции для изменения параметров объекта Б.

Чтобы лучше уяснить суть квантовой телепортации, прибегнем к следующему примеру. Пусть у нас имеются две монеты. Мы не знаем, какой стороной повернута каждая из них – орлом или решкой, но известно, что повернуты они одинаково, то есть их положения скоррелированы. Одну из монет, не переворачивая, отправляют в другой город. Теперь между монетами нет никакой материальной связи, но как только я посмотрю, какой стороной лежит моя монета, я мгновенно узнаю положение другой.

Перед тем как я открою монету, мне могут принести третью монету (X) с неизвестным мне положением ее сторон и сказать лишь об относительном расположении этой и моей монеты – совпадают рисунки их сторон или нет Я сообщу об этом в соседний город владельцу находящейся там монеты, чтобы он знал, следует ему переворачивать монету или нет, после чего он может быть уверен, что его монета – точная копия монеты X. Между тем положение моей монеты и монеты X все время оставалось неизвестным. Я знал лишь об их относительной ориентации. В чем тут отличие от квантовой телепортации? Казалось бы, все одинаково.

Пусть читатель немножко поломает голову, прежде чем прочитает ответ!

А ответ состоит в следующем. С монетой X ничего не случилось – как лежала она на моем столе, так и лежит. Телепортирована лишь ее ориентация. Если сравнить монету X с отвезенной в соседний город, то обнаружится масса отличий – царапины, потертости и так далее. Это совершенно разные монеты с одинаковым расположением сторон. Иное дело в квантовом случае. Как уже говорилось выше, число фотонов и их поляризация связаны гейзенберговским соотношением неопределенностей – измерив поляризацию, мы потеряли счет числу фотонов, и мы не можем отрицать, что один из них исчез. С точки зрения повседневного опыта результат весьма удивительный, но в том же ряду, что и "размазка" скорости при измерении координаты. А поскольку в отличие от монет фотоны, если не считать их поляризации, абсолютно тождественны, неотличимы друг от друга, нельзя опровергнуть утверждение, что фотон Б – это перемещенный из точки 1 фотон X. В квантовой области своя логика, не совпадающая с нашей житейской.

Спор о сущности квантовой логики ведется со дня ее появления. Идея Эйнштейна о том, что парадоксальность квантовой логики обусловлена тем, что мы пока не умеем точно описывать природу, разделялась многими физиками и философами. Ведь статистическая "размазка" возникает всякий раз, когда некоторые параметры варьируются случайным образом. Как только глубинные причины вариаций становятся ясны, теория приобретает точный, как говорят физики, строго детерминированный характер. Эйнштейн и его последователи были уверены, что описание микроявлений станет тоже вполне однозначным в соответствии с "логикой здравого смысла", когда будет постигнута природа "заквантовых параметров". Позднее английский физик Белл доказал, что если параметры, отвечающие за статистический характер квантовой механики, действительно существуют в природе, то в ряде случаев результат измерений должен быть совсем не таким, каким его предсказывает квантовая теория. Однако очень точные измерения подтвердили предсказания квантовой теории, и сегодня мало кто сомневается в ее принципиально неустранимой статистичности. Это свойство природы, а не следствие неточности наших знаний.

Квантовая телепортация макрообъектов

Можно сказать, что квантовый способ телепортации является промежуточным между двумя описанными выше: "перекачка" состояния X на объект Б происходит мгновенно, как при транспортами нашей героини Джени из одной комнаты в другую, а подстройка состояния Б до полной идентичности с X совершается, как при винеровской телепортации.

Теоретически можно телепортировать любые объекты, хотя на опыте пока удалось "перебросить" только фотон и на расстояние всего в несколько десятков метров. На больших расстояниях трудно сохранить корреляцию эйнштейновской пары – она разрушается при столкновениях фотонов с частицами воздуха. Любое столкновение непредсказуемым образом изменяет поляризацию фотона, и никакого условия связи после этого уже нет. На очень большие расстояния можно рассчитывать л ишь в безвоздушном космосе или если использовать мощные пучки лазеров с огромным числом одинаково поляризованных фотонов. Часть фотонов избежит столкновений, и с их помощью можно осуществить телепортацию части лазерного луча.

Еще сложнее телепортировать протоны, взаимодействие которых в тысячи раз сильнее электромагнитного. Да и корреляцию установить здесь значительнотруднее. Если в опытах с фотонами применяются преломляющие кристаллы и отражающие зеркала – сравнительно простые средства, то во втором случае приходится использовать упругое рассеяние пучка протонов из ускорителя на жидководородной мишени, рассеяние на трудно изготавливаемых поляризованных мишенях с одинаковыми направлениями спинов всех атомов и тому подобное. Тем не менее группа физиков из подмосковной Дубны разработала схему эксперимента, позволяющего при сравнительно небольших затратах осуществить телепортацию протона в ближайшие два-три года.

В некоторых зарубежных лабораториях изучают возможность телепортации атомов – сложных систем, объединяющих рой электронов и тяжелое ядро. Создать устойчивую корреляцию квантовых состояний атомов – невероятно трудно. Впрочем, оптимисты убеждены, что в будущем удастся телепортировать даже молекулы.

– Ну, а зачем все это нужно? – возможно, спросит читатель. – Из чисто творческого интереса?

Однако не зря говорится, что нет ничего практичнее хорошей теории. Можно надеяться, что технология квантовой телепортации позволит создать принципиально новые, невиданные по быстроте и объему памяти вычислительные устройства – квантовые компьютеры. Вычислительная техника – компьютинг, как говорят специалисты – развивается умопомрачительными темпами. Каждые полтора – два года быстродействие компьютеров удваивается, а объем памяти возрастает в десятки раз. Несколько лет назад в Объединенном институте ядерных исследований была списана обслуживавшая весь институт вычислительная машина. Внушительных размеров комната, заставленная похожими на холодильники шкафами. Сегодня почти такую же вычислительную мощность имеет мой настольный помощник. Пять лет назад я приобрел неплохой персональный компьютер, а сегодня за ту же стоимость можно купить компьютер, внешне похожий, но заменяющий несколько десятков таких, как мой.

Но всему есть предел, и можно думать, что дальнейший прогресс компьютинга потребует каких-то радикальных новых идей и технологий. Одна из них – переход к квантовой кодировке информации. Основой современных вычислительных машин являются микроскопические ячейки, каждая из которых может находиться в одном из двух состояний. Одно из них принимается за нуль, другое за единицу. Комбинацией нулей и единиц можно закодировать любую информацию. Вопрос только в том, сколько для этого нужно бинарных ячеек и сколько времени будут затрачивать электрические импульсы на их многократную перезарядку в процессе работы компьютера. Вот тут и прячется ахиллесова пята современного компьютинга. Нельзя же до бесконечности увеличивать число и плотность расположения счетных ячеек!

В квантовом компьютере в качестве нуля и единицы будут служить квантовые состояния, каждое из которых заменяет множество бинарных ячеек. Квантовая телепортация фотонов нужна для установления сверхбыстрой связи между квантово-коррелированными счетными ячейками. Управляющие сигналы будут многократно телепортироваться в сотовой паутине таких ячеек, а в конце по сигналу, передаваемому обычным электронным импульсом или световым лучом, если компьютер будет оптическим, откроется набор результирующих состояний – готовое решение задачи.

Очень заманчивая идея. Вот только как ее воплотить в жизнь, во многом остается еще неясным. Пока квантовые компьютеры существуют лишь на бумаге и с огромным количеством вопросов. Но как говорит восточная пословица, дорогу осилит идущий!

ЭВОЛЮЦИЯ

Рафаил Нудельман

Споры вокруг Дарвина

Плацента по Дарвину

Недавно я познакомился с письмом молодого компьютерного инженера, который, как я с удовольствием отметил, интересуется не только, как ему положено, компьютерами, но также многими другими вопросами, которые могут волновать думающего молодого человека, и, в частности, вопросами эволюции. Читая то-другое– третье, он наткнулся на споры креационистов с дарвинистами и, в частности, на весьма популярное у креационистов утверждение, что необыкновенная сложность человеческого глаза разом опровергает всю теорию эволюции. Не мог же такой изощренной сложности живой оптический прибор возникнуть в результате каких-то случайных мутаций и последующего отбора, говорят креационисты. Ведь вероятность правильного сочетания всех необходимых для этого деталей так мала, что для ее реализации не хватило бы всех 14 миллиардов лет существования вселенной. Автор письма, интуитивный "симпатизант" дарвинизма, не смог сам найти опровержение этого аргумента и в некоторой растерянности обращается к адресату с вопросом: "Не знаешь ли, как все-таки дарвинизм объясняет появление глаза?"