Квантовая запутанность - странное и загадочное явление в мире физики. Это происходит, когда две крошечные частицы, называемые квантовыми частицами, соединяются таким образом, что могут влиять друг на друга, даже если они находятся очень далеко друг от друга.
Подумайте об этом так: представьте, что у вас есть две кружки, связанные резинкой. Если вы потянете одну кружку, другая тоже будет двигаться. Это похоже на то, что происходит с квантовой запутанностью. Даже если частицы находятся далеко друг от друга, они все равно влияют одна на другую.
Спин - это свойство квантовых частиц, которое описывает, как они вращаются. Проще говоря, спин - это свойство, которое говорит нам, как вращаются квантовые частицы. Спиновое состояние квантовой частицы можно представить как своего рода «стрелку», указывающую вверх или вниз. Когда две квантовые частицы запутываются, их спиновые состояния связаны особым образом. Например, если одна частица имеет спин «вверх», то другая частица должна иметь спин «вниз».
История квантовой запутанности
Идея квантовой запутанности была впервые предложена Альбертом Эйнштейном, Борисом Подольским и Натаном Розеном в 1935 году. Они придумали мысленный эксперимент, чтобы показать, что некоторые из странных явлений квантовой механики не могут быть объяснены нашим повседневным пониманием квантовой механики.
В этом мысленном эксперименте они представили две запутанные частицы, одну из которых измерял ученый по имени «Алиса», а другую — ученый по имени «Боб». Они показали, что согласно законам квантовой механики состояние одной частицы мгновенно влияет на состояние другой частицы, даже если они находятся далеко друг от друга. Эта идея бросила вызов давнему убеждению, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Мысленный эксперимент показал, что информация о состоянии одной частицы может быть мгновенно передана другой частице, даже если они находятся далеко.
Только в 1980-х годах ученые смогли проверить идею квантовой запутанности и доказать, что она реальна. С тех пор было проведено множество экспериментов и открытий, которые помогли нам больше узнать об этом загадочном явлении.
Реальные примеры квантовой запутанности
Одним из известных примеров квантовой запутанности является эксперимент «жуткое действие на расстоянии». В этом эксперименте ученые запутали две частицы, а затем разделили их. Когда они изменили состояние одной частицы, другая частица тоже мгновенно изменила свое состояние, даже если они были далеко друг от друга. Это показало, что частицы действительно связаны и влияют друг на друга.
Другой пример квантовой запутанности - квантовая криптография. Это полностью безопасный способ отправки секретных сообщений. Запутывая частицы, ученые могут гарантировать, что никто не сможет прослушать сообщение без изменения состояния частиц.
Квантовая криптография уже работает
Квантовая криптография была успешно продемонстрирована в лабораторных экспериментах и в настоящее время используется в ограниченном количестве коммерческих приложений в рамках тестирования:
- Безопасные банковские и финансовые операции
- Связь с государственными органами
- Оборонные предприятия
- Электроэнергетическая сеть
Квантовая криптография - это метод безопасной передачи сообщений с использованием принципов квантовой механики. Эта технология использует свойства запутанных частиц, чтобы гарантировать, что любая попытка перехвата или подслушивания сообщения будет немедленно обнаружена.
Вот как это работает:
- Отправитель и получатель имеют устройства, которые могут создавать запутанные частицы.
- Отправитель отправляет одну из запутанных частиц получателю, а другая частица остается у него.
- Отправитель кодирует свое сообщение, измеряя состояние вращения своей частицы и отправляя эту информацию получателю.
- Получатель декодирует сообщение, сравнивая состояние своей частицы с состоянием отправленной частицы.
- Если кто-то попытается перехватить сообщение, процесс измерения частицы изменит ее состояние, предупреждая отправителя и получателя о том, что сообщение было скомпрометировано.
Квантовая запутанность по-прежнему остается загадочным и увлекательным явлением, но ученые продолжают узнавать о нем все больше с каждым днем. Провели эксперименты, чтобы доказать, что квантовая запутанность реальна и имеет множество практических применений, кто знает, что они откроют дальше!
