Телепортация и телеклонирование с помощью света
Эти интригующие термины присутствовали в двух докладах, которые представили В.Н.Горбачев, А.И.Трубилко и А.И.Желиба из Санкт-Петербургского университета. Состоялась оживленная дискуссия, поскольку всем интересно было узнать, к чему эти явления ближе - к телевидению или к телепатии. Оказалось, что, с одной стороны, они выглядят проще телевидения, но с другой - столь же загадочны, как телепатия. Термином “телепортация” в упомянутых докладах названа процедура изготовления копии на значительном расстоянии от оригинала. Простейшим примером может служить пропускание лазерного излучения через два расположенных один за другим сосуда с газом из одинаковых атомов. Под действием света электроны в атомах возбуждаются. Если лазерный луч монохроматичен (имеет строго определенную частоту), то он вызывает электронные переходы только одного типа, так что все возбужденные атомы оказываются копиями друг друга. Таким образом, возбуждение атомов в удаленном сосуде подходит под определение “телепортация”.
Термином “телеклонирование” авторы назвали процедуру создания многих копий вдали от оригинала (множественная телепортация). В приведенном примере это соответствует случаю, когда в ближнем сосуде возбуждается один атом, а в удаленном - много. Разумеется, для описания одиночных возбужденных атомов использовать столь вычурную терминологию вряд ли целесообразно. В упомянутых докладах обсуждались гораздо более сложные многоатомные системы, но обязательно квантовые. Попробуем пояснить, зачем нужна квантовость.
Напомним, что состояние объекта в квантовой механике описывается волновой функцией (а не траекторией, как в механике Ньютона). Квадрат ее модуля имеет смысл плотности вероятности. В переводе с математического языка на человеческий, предыдущее предложение означает, что при измерениях одного и того же параметра квантового объекта могут получаться разные значения. Квантовая теория претендует на предсказание вероятностей получения каждого из этих значений. Но если речь идет о копировании, то всякое упоминание о вероятности представляется неуместным, так как копия должна быть неотличимой от оригинала, как говорится, на 100%. Таким образом, даже определение понятия “копия квантового объекта” оказывается нетривиальным.
Выручает здесь то, что волновая функция как решение соответствующего уравнения Шредингера всегда существует без всяких вероятностей. Следовательно, объект можно считать копией в буквальном смысле, если он и оригинал описываются неотличимыми волновыми функциями. Но дальше, если подвергать копию и оригинал измерениям, то появятся неоднозначности, описываемые вероятностными соотношениями. Квантовые объекты - необычайно хрупкие создания, поэтому любые воздействия, в том числе и связанные с измерениями, оставляют на них следы. Отсюда вывод, что при копировании квантового объекта изготовитель не должен пытаться выяснить детали его строения, так как после любой процедуры дознания получается, вообще говоря, другой объект.
Ситуация прямо-таки противоположная тому, с чем приходится иметь дело в повседневной жизни. Обычно, чем лучше знаешь устройство объекта, тем точнее получается копия. Впрочем, и здесь не обошлось без исключений. Пример - изготовление копий клеток и органов многоклеточных организмов. Эта процедура известна под названием “клонирование”. Несмотря на ограниченность наших знаний о биологии клетки, клонирование уже обсуждается на нормальном научном уровне.
Возвращаясь к телепортации, отметим, что в ней действуют два участника - отправитель (представитель объекта) и получатель (изготовитель копии). Мы сознательно не говорим о содержании отправления, так как ни отправитель, ни адресат не должны проявлять излишнего любопытства, чтобы не испортить копию.
Если говорить о технических приложениях телепортации и телеклонирования, то прежде всего следует упомянуть о квантовых компьютерах, для которых основная операция - приготовление объекта с заданной волновой функцией. Судя по недавно вышедшей книге [5], это направление сулит фантастические перспективы для информационной техники. Пока вопросы, связанные со статистической интерпретацией волновой функции в науке о квантовых компьютерах, не обсуждаются. Но когда до этого “дойдут руки”, телепортация и телеклонирование должны стать одним из ее разделов.
ФЭКС - наука фундаментальная или прикладная?
Мы упомянули только о наиболее интересных с нашей точки зрения достижениях тех разделов когерентной оптики, которые обсуждались на симпозиумах по ФЭКС. Конечно, они получены по крупицам в ходе длительных, рутинных исследований, составляющих кухню этой науки. Она представляет интерес только для специалистов. Гостей же обычно интересует не кухня, а сами блюда. Мы старались показать их с лучшей стороны, давая им оценку прежде всего с точки зрения полезности для оптических методов записи и обработки информации, оптических и квантовых компьютеров и т.д.* Возможно, мы перестарались, и у читателя возникла иллюзия, будто на ФЭКС говорят только о действующих или мыслимых деталях и узлах для таких устройств. Эта деятельность составляет содержание прикладных исследований, когда есть конкретная цель, план ее достижения и срок выполнения.
* И т.д. - сокращение, намекающее на то, что авторы знают больше, чем на самом деле.
Основная же часть докладов на ФЭКС была посвящена, как нам кажется, фундаментальным исследованиям. Вернер фон Браун так определил этот сорт научной деятельности: “Фундаментальные исследования – это то, чем я занимаюсь, когда понятия не имею о том, чем я занимаюсь”. Действительно, у такого исследования не может быть определенной цели, поскольку его результаты не должны быть предсказуемы. Вместо четкого плана используется метод проб и ошибок, причем ошибок оказывается гораздо больше, чем бы хотелось. О сроках даже говорить неприлично - “служенье муз не терпит суеты”. Тогда как отличить фундаментальное исследование от валяния дурака?
По-видимому, никак, пока не получится что-нибудь неожиданное. Когда же это происходит, такое валяние дурака уже называется фундаментальным исследованием. Мы надеемся, что РФФИ будет связывать ФЭКС с фундаментальными исследованиями и по-прежнему поддерживать симпозиумы этой серии. Мы заранее ему благодарны.
Литература
1. Cornell E.A. // Nature. 2001. V.409. P.461-462.
2. Shen X., Niguyen A. et al. // Science. 1997. V.278. P.96-100.
3. Hahn E.L. // Phys. Rev. 1950. V.80. P.580-584.
4. Маныкин Э.А., Ожован М.И., Полуэктов П.П. Конденсированное ридберговское вещество // Природа. 2001. №1. С.22-30.
5. Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность. Москва; Ижевск, 2001.
Начало формы
Конец формы
Апрель 2002
Н. Е. ЗАЕВ.
БЕСТОПЛИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА:
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 123 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |