Квантовая телепортация может быть возможна через локальную червоточину

Перенос информации из одного места в другое без передачи каких-либо частиц или энергии, кажется, противоречит всему, что мы знаем из истории физики. Тем не менее, есть веские доводы в пользу того, что такая «контрфактическая коммуникация» может быть не только правдоподобной, но и в зависимости от того, как она работает, может раскрывать фундаментальные аспекты реальности, которые до сих пор были скрыты от глаз.

Контрфактическая физика сама по себе не нова, описывая способ вывода активности по отсутствию чего-либо. В каком-то смысле она довольно прямолинейна. Если ваша собака лает на незнакомцев, но вы слышите тишину, когда открывается входная дверь, вы получаете информацию о том, что знакомый человек вошел в ваш дом, несмотря на отсутствие звука.

Тем не менее, в последние годы возник вопрос о квантовой версии этой формы передачи, когда физики изучают возможность передачи квантовой информации без обмена частицами.

Концепция не просто теоретическая. Призрачная визуализация использует разделенную пару запутанных фотонов для получения информации об объекте без поглощения и передачи какой-либо из частиц.

Один из ведущих исследователей в этой области — физик Хатим Салих из Бристольского университета, предложил экспериментальный план проверки физики, лежащей в основе своего рода коммуникации без обмена — метод, который он назвал контрпортацией.

Как и следовало ожидать, учитывая характер задействованной физики, квантовые вычисления играют в нем свою роль. В предложении используются кубиты — версии классических бинарных носителей информации — для передачи информации из одного места в другое без какого-либо взаимодействия.

Предыдущее исследование Салиха включает в себя разделение света с помощью сложных массивов разветвителей и детекторов, демонстрируя неинтуитивный результат поступления информации в пункт назначения, несмотря на то, что не существует частиц, которые могли бы ее нести.

То, что предлагает физик, — это новая вычислительная схема, основанная на его предыдущем теоретическом протоколе, опубликованном в 2013 году.

«В то время как контрпортация достигает конечной цели телепортации, а именно бестелесного переноса, она замечательно делает это без каких-либо обнаруживаемых носителей информации», — говорит Хатим Салих.

«Если контрпортация может быть реализована, должен быть построен квантовый компьютер совершенно нового типа: компьютер без обмена, в котором взаимодействующие стороны не обмениваются частицами».

Телепортация — хорошо зарекомендовавший себя способ передачи квантового состояния из одного места в другое при помощи разъединенной в пространстве запутанной пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздается в точке приема.

Конечным результатом является не передача твердого объекта как такового, а очень конкретное квантовое состояние. Завершение измерений исходного объекта фактически уничтожает его, а это означает, что это состояние эффективно перескакивает из одного места в другое.

Контрпортация — это квантовая форма контрфактического общения, которая приводит к передаче квантовой информации, очень похожей на телепортацию (только без дополнительных затрат).

Очевидный вопрос — как? Именно здесь появляется особый вид моста Эйнштейна-Розена или червоточины, который, как предполагается, представляет связь между запутанными объектами.

По словам Салиха, такая локальная червоточина может действовать как среда, через которую происходит контрпортация.

В то время как червоточины теоретизировались с точки зрения черных дыр, вполне возможно, что они описывают запутанные явления и в меньших масштабах. Если червоточины действительно существуют, их описание может помочь заполнить пробелы в знаниях о фундаментальной природе материи.

«Цель в ближайшем будущем — физически построить такую ​​червоточину в лаборатории, которую затем можно будет использовать в качестве испытательного стенда для конкурирующих физических теорий, даже теорий квантовой гравитации», — говорит Хатим Салих.

«Мы надеемся в конечном итоге предоставить удаленный доступ к локальным червоточинам для физиков, любителей физики и энтузиастов, чтобы исследовать фундаментальные вопросы о Вселенной, включая существование высших измерений».

Следует отметить, что на данный момент все это теоретически — и основано на выводах, с которыми согласны не все ученые, — но это добавляет еще один уровень интриги в научную дискуссию о квантовой контрфактической коммуникации и ее потенциальной роли в исследованиях.

«Это важная веха, к которой мы стремились несколько лет, — говорит Салих. «Она обеспечивает теоретическую, а также практическую основу для изучения новых загадок о Вселенной, таких как истинная природа пространства-времени».

Исследование опубликовано в журнале Quantum Science and Technology.