Главные идеи книги

Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса

Николя Жизан, 2012

Две коробки в разных концах города согласуют ответы чаще, чем позволил бы любой заранее придуманный сговор. При этом ни одна из них не может передать другой ни слова. Физик Николя Жизан, который сам ставил такие опыты под Женевой, объясняет эту загадку через простую игру и без формул. Мы разберём, что здесь доказано экспериментом, а что остаётся толкованием автора.

Кому подойдёт

Для тех, кто слышал про «квантовую запутанность» и хочет понять, что в ней измерено, что — толкование, а что — просто громкое слово.

Самое интересное в физике — это не математика, а идеи.

О чём книга

Играет ли Бог в кости? Эйнштейн, как известно, думал, что нет. Николя Жизан начинает книгу с этого вопроса и добавляет свой: а во что играют физики?

Представь две коробки в разных концах города. Их ответы согласуются чаще, чем позволил бы любой заранее придуманный сговор. При этом каждая коробка по отдельности выдаёт ответы, похожие на подбрасывание монеты. Как такое возможно? Жизан, физик из Женевского университета, сам ставил такие опыты и объясняет их без формул.

Сразу честная рамка. В книге три слоя: что измерено в экспериментах, как это толкует сам Жизан и что остаётся открытым. Дальше мы будем помечать, где какой слой.

Идея 1. Игра Белла

Жизан объясняет главное через игру. Алиса и Боб сидят далеко друг от друга. У каждого коробка с джойстиком. Каждый свободно толкает джойстик влево или вправо, и на экране появляется 0 или 1.

Команда выигрывает раунд по простым правилам. Если оба толкнули вправо, ответы должны различаться. Во всех остальных случаях ответы должны совпасть.

Можно ли выиграть всегда? Пусть коробки заранее получили списки готовых ответов, как шпаргалки. Разбирая все такие стратегии, Жизан показывает: как ни составляй списки, выиграть получится не больше чем в трёх раундах из четырёх. У этого потолка для любых заранее заготовленных ответов есть название: неравенство Белла.

Двое друзей сдают устный экзамен в разных кабинетах и заранее договорились, как отвечать. Какую бы договорённость они ни придумали, на один из четырёх типов вопросов она будет давать сбой. Это аналогия Livria.

Игра превращает философский спор в подсчёт очков. Если кто-то стабильно выигрывает больше трёх раундов из четырёх, объяснение через заготовленные ответы перестаёт работать.

Читать в Livria

Об авторе

Николя Жизан — швейцарский физик, профессор Женевского университета. Его группа проводила опыты с запутанными фотонами на расстояниях более десяти километров и эксперименты по квантовой телепортации. Сооснователь компании ID Quantique, лауреат премии Джона Белла (2009).

Все книги автора: Николя Жизан

Тест по книге «Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса»

Понятия из книги

Неравенство Белла: Математический потолок для корреляций, которые можно объяснить заранее заготовленными ответами. В игре Жизана это не больше трёх побед из четырёх. Его нарушение много раз измерено в экспериментах.
Запутанность: Особая связь квантовых частиц, при которой результаты измерений над ними могут согласовываться сильнее, чем позволяют любые заготовленные ответы.
Нелокальность: Свойство корреляций, которые нельзя объяснить ни общей заранее заданной причиной, ни сигналом между сторонами. Такие корреляции не позволяют передавать сообщения быстрее света.
Истинная случайность: Случайность, которая, по Жизану, возникает в момент измерения и не сводится к нашему незнанию. Это толкование автора, а не единственное принятое в физике.
Телепортация: Перенос квантового состояния частицы с помощью запутанной пары и обычного сообщения. Вещество не переносится, исходное состояние разрушается.
Квантовая криптография: Способ создать общий секретный ключ, при котором попытка подслушивания может быть обнаружена. Надёжность реальных систем зависит и от инженерного исполнения.

Все понятия