Стрибки в часі: Плутана сплутаність

Дивне явище квантової супутаності, теоретично, може охоплювати не тільки простір, але і час. І тоді воно виявляється дійсно заплутаним.

Квантову зчепленість (інакше - сплутаність) цілком можна назвати одним з найвідоміших і найбільш незрозумілих з точки зору буденної побутової логіки ефектів мікроміру. Воно полягає в тому, що стан двох (а то й більшого числа) квантових об'єктів виявляються ніби пов'язаними, незалежно від відстані між ними, - вплив на один з них моментально (в прямому сенсі слова) позначається на іншому, зчепленому з ним, об'єкті. Відомо, що Ейнштейн насилу приймав подібні явища, і зчепленість назвав «кошмарною далекодіяльністю». Але, схоже, справжній кошмар тільки починається.

Нещодавно австралійські дослідники з групи професора Тімоті Ральфа (Timothy Ralph) розглянули квантову супутаність дещо іншої властивості - ту, яка простягається не крізь простір, а крізь час - і тут все виглядає ще заплутаніше. Спробуємо розібратися в їх побудовах.

Вчені починають роздуми зі спрощеної картини Всесвіту, що складається з одного просторового і одного временнОго вимірювань. Її досить легко зобразити на площині: вісь ординат ми співвіднесемо з простором, а вісь абсцис - з часом. Поточний момент помістимо в початок відліку; майбутнє буде розташовуватися правіше осі ординат, минуле - лівіше. Ймовірні положення частинки в майбутньому (і в минулому) можна уявити, як симетричні гори, що ростуть у міру видалення від сьогодення. Якщо ми додамо аналогічні «гори» для іншої частинки, вони частково накладуться один на одного і в минулому, і в майбутньому. Це означає, що і в минулому, і в майбутньому є ймовірність зустрічі обох частинок і, як наслідок, їх взаємодії один з одним - саме в областях накладення.

Звичайна квантова зчепленість, на думку авторів, у цій картині відповідає моментальному вертикальному зрізу, що проходить через область накладення ймовірнісних функцій частинок. Але з тим же успіхом - зауважують вони - зріз можна провести і горизонтально, паралельно осі часу!

До чого це може призвести? До абсолютно дивних висновків. Наприклад, вимірювання, проведене в минулому, безпосередньо пов'язане з майбутнім. Скажете, нічого дивного? Не зовсім: справа тут зовсім не в звичайному причинно-наслідковому зв'язку.

Щоб пояснити всю дивність ситуації, Ральф з колегами пропонують такий уявний експеримент. Уявіть, що кубіт створюється з певними параметрами і подорожує в майбутнє. Мати певні параметри - означає мати класичний опис цього кубіта. Потім, у певному віддаленні майбутнього, інший детектор, що знаходиться в тій же точці простору, отримує цей опис, тим самим «реконструюючи» вихідний кубіт. За словами вчених, якщо детектування кубіту відбудеться в точці майбутнього, симетричної моменту його створення, це можна буде назвати «зчепленістю в часі» - або навіть «телепортацією в часі». Сама матеріальна частинка може не існувати в проміжку між цими симетричними моментами, як би миттєво змістившись з одного в інший. Просто скакнувши в часі.

Читайте також і про інші дивацтва квантової сплутаності: «Зчеплена невизначеність».

За публікацією MIT Technology Review/The Physics arXiv Blog