Luna trecută, miliardarul Yuri Milner și astrofizicianul Stephen Hawking au anunțat Breakthrough Starshot: un plan incredibil de ambițios de a trimite prima navă spațială creată de oameni către un alt sistem stelar din galaxia noastră. Un tablou laser uriaș ar putea lansa un aparat de dimensiuni microchip către o altă stea cu 20% viteză a luminii. Dar nu este clar cum acest dispozitiv mic ar putea comunica cu noi prin vastul spațiu interstelar. Ce zici de înțelegerea cuantică? Poate fi aplicat unei astfel de conexiuni?
Această idee merită cu siguranță atenție.
Imaginează-ți două monede, fiecare dintre ele putând veni cu capete sau cozi. Aveți o monedă, eu alta, și suntem extrem de departe unul de celălalt. Ne aruncăm monedele în aer, le prindem și le batem pe masă. Înainte de a privi o piesă care a aterizat, ne așteptăm cu o probabilitate de 50/50 să vină cozi și, bineînțeles, și capete. Într-un univers obișnuit, neîngrădit, rezultatele tale și ale mele vor fi independente unele de altele. Dacă vin cu cozi, moneda mea are o șansă de 50% să cadă capetele sau cozile. Dar, în anumite condiții, aceste rezultate pot fi confuze: dacă rulați acest experiment și vor primi cozi, veți ști că moneda mea are 100% șanse de a afișa capete înainte să vă spun. Vei ști imediat despre asta, chiar dacă suntem separați de ani-lumină și nu a trecut nici o secundă.
În fizica cuantică, de obicei, nu încurcăm monede, ci particule individuale, cum ar fi electronii și fotonii, unde, de exemplu, fiecare foton poate avea un spin de +1 sau -1. Dacă măsurați rotirea unui foton, recunoașteți instantaneu spinarea altuia, chiar dacă este la jumătate de univers distanță de noi. Până când măsurați rotirea unui foton, ambele există într-o stare nedeterminată; dar de îndată ce unul a fost măsurat, știi imediat despre asta. Pe Pământ, am efectuat un astfel de experiment, separând doi fotoni încurcați cu mulți kilometri și măsurându-și rotirile pe o nanosecundă. S-a dovedit că dacă măsurăm rotirea unuia și se dovedește a fi +1, aflăm că rotirea celuilalt -1 este de 10.000 de ori mai rapidă decât ne-ar putea permite viteza luminii.
Și iată întrebarea: am putea folosi această proprietate - încurcarea cuantică - pentru a comunica cu un sistem stelar îndepărtat? Răspuns: da, dacă luăm în considerare luarea unei măsurători într-o locație îndepărtată ca o formă de comunicare. Dar când spuneți conectați, de obicei doriți să știți ceva despre locul cu care vă conectați. Puteți, de exemplu, să țineți o particulă încurcată într-o stare nedeterminată, să o trimiteți la bordul unei nave spațiale către o stea din apropiere și să-i spuneți să caute semne ale planetelor stâncoase în zona locuibilă a acelei stele. Văzând una, el face o măsurare, ceea ce duce la faptul că particulele dvs. vor fi în stare +1 și, dacă nu, atunci măsurarea va arăta că particulele dvs. sunt în stare -1.
Video promotional:
Deci, presupuneți, o particulă de pe Pământ ar trebui să fie în starea -1 atunci când o măsurați, ceea ce va indica faptul că nava spațială a găsit o planetă în zona locuibilă sau în starea +1, ceea ce va indica faptul că dispozitivul are o planetă nu a fost gasit. Dacă știți că a fost efectuată o măsurare, puteți să vă luați măsura și să știți instantaneu despre starea unei alte particule, chiar dacă este la mulți ani lumină.
Schema de unde pentru electronii care trec printr-o fanta dubla. Dacă măsurați prin ce fante trece electronul, veți distruge modelul interferenței cuantice.
Planul este în regulă. Există însă o problemă: încurcarea funcționează numai dacă întrebi particula: în ce stare te afli? Dacă așezați o particulă încurcată într-o anumită stare, rupeți încurcarea, iar măsurarea pe Pământ va fi complet independentă de măsurarea unei stele îndepărtate. Dacă ați măsurat pur și simplu o particulă îndepărtată (și ați aflat: +1 sau -1), atunci măsurarea dvs. pe Pământ va fi, de asemenea, -1 sau +1 (respectiv) și vă va oferi informații despre o particulă situată la ani lumină de tine. Dacă scufundați o particulă în starea +1 sau -1, atunci indiferent de rezultat, particula dvs. de pe Pământ va avea o probabilitate de 50% de +1 sau -1 și nu va spune nimic despre particulă timp de mulți ani lumină.
Acesta este unul dintre cele mai confuze lucruri din fizica cuantică: încurcarea poate fi folosită pentru a obține informații despre o componentă a unui sistem atunci când știți starea completă și măsurați o altă componentă, dar nu pentru a crea și a transfera informații dintr-o parte a unui sistem încurcat în altul. … Prin urmare, nu există nicio oportunitate de comunicare mai rapidă decât lumina.
Încordarea cuantică este o proprietate uimitoare pe care o putem folosi pentru tone de lucruri diferite, precum un sistem perfect de criptare pentru informații. Dar comunicarea este mai rapidă decât lumina? Pentru a înțelege de ce acest lucru nu este posibil, trebuie să înțelegem o proprietate cheie a fizicii cuantice: faptul că plonjați cu forță cel puțin o parte dintr-un sistem încurcat într-o singură stare vă împiedică să obțineți informații despre această scufundare prin măsurarea restului sistemului. După cum a subliniat odată Niels Bohr, „dacă mecanica cuantică nu v-a șocat profund, nu l-ați înțeles încă”.
Universul joacă zaruri alături de noi tot timpul, în mare măsură în fața lui Einstein. Chiar și cele mai bune încercări ale noastre de a înșela acest joc sunt scoase din fire.
