Новейший способ передачи информации
Сегодня известные ученые из Саудовской Аравии говорят о том, что они открыли совершенно новый способ, при помощи которого может быть передана информация. Так, они показали на конкретном примере, что обмен информацией может быть осуществлен без привычного при этом обмена физическими носителями-частицами любого рода. Это звучит невероятно, хотя предоставленные исследователями и учеными описания и схемы каждых этапов экспериментов способны убедить всех в абсолютной реальности происходящего.
До недавнего времени в любых устройствах связи единственными переносчиками информации являлись определенные частицы — практически всегда в их роли выступают известные всем электроны. Стоит отметить, что в последнее время ученые многих стран пробуют заменить электроны на частицы другого рода. Например, многие исследователи проводят активную работу с нейтрино. Они хотят создать так называемый «нейтринный телеграф» — уникальную систему коммуникаций, которая основывается на способности нейтрино и ряда других элементарных частиц находится в состоянии, известном ученым как «квантовая запутанность». Само собой, оптические системы связей, в которых информацию переносят непосредственно фотоны, никого не удивляют давным-давно.
Но основополагающим принципом работы большинства современных устройств такого рода является то, что используемая частица непременно проделывает путь от отправителя (в подобных экспериментах на основе физических схем этот отправитель называется «Алиса») до получателя, которого называют «Боб». Говоря обычным языком, Алиса непременно обладает генератором частиц, а Боб — детектором. Принцип работы таких схем достаточно простой: как только частица, которую послала Алиса фиксируется детектором Боба, процесс информационной передачи считают завершенным. Но, при этом любой частице однозначно необходимо пройти определенный путь (исключением является только «нейтринный телеграф», хотя и в нем изначально выпущенному нейтрино необходимо немного «полетать» для того, что бы образовалось необходимое состояние запутанности с его «напарником»).
Недавно исследователи из Научно-технического городка, который носит имя короля Абдул-Азиз ибн Сауда, из Саудовской Аравии представили результаты многолетних исследований и полные описания уникального эксперимента. Стоит отметить, что коллеги ученых из ряда других стран признают, что абсолютно никакой ошибки как в процессе расчетов, так и в опытах нет.
Как же они это осуществили? Ответ покажется достаточно простым для тех, кто хоть немного разбирается в квантовой механике. Группа ученых под руководством профессора Хатим Салих в квантовой механике разбирается очень хорошо. Исследователи сконструировали прибор, внутри которого размещено большое количество светоделителей — специальных устройств, состоящих из зеркал и призм с огромной отражающей способностью. Сам опыт проходил так: уже известная Алиса направляет Бобу 1 фотон, который проходит через светоделитель №1, ну, а у Боба, конечно же, уже имеется необходимый детектор непосредственно за этим устройством. Боб имеет на выбор 2 варианта своих дальнейших действий — включить или не включать данный детектор. Исследователи утверждают, что во 2-ом варианте (детектор не включается), сам фотон, как впрочем и любая другая элементарная частица, будет существовать в так называемой «суперпозиции одновременных состояний». Такое состояние позволяет ему одновременно успешно реализовывать 2 варианта поведения:
- отражаться от светоделителя;
- пропускаться через светоделитель.
Это позволяет ему проводить интерференцию самого с собой после того, как он будет отражен в двух необходимым образом расположенных рядом со светоделителем призмах и зеркалах.
В случае, когда детектор Боба будет включен, согласно существующему принципу неопределенности Гейзенберга, фотону «предстоит выбор», чем заняться в данный конкретный момент — пройти через светоделитель, или отразиться от него (поскольку, как многим известно, при измерении происходит коллапс волновой функции любой частицы).
Но это еще не конец. Что бы не «решил» фотон, в той точке, где 2 потенциальных его маршрута пересекаются, ученые расположили еще один светоделитель, возле которого, как и возле первого, находятся 2 зеркала. Самым интересным является то, что за ним также расположен очередной детектор Боба. Проще говоря, вся последующая конфигурация абсолютно полностью идентична конфигурации первого контура. Итог отражения фотона, которое проходит по всей системе, — это появление невероятно сложной картины, которая отдаленно напоминает некий ромб. Тут ученых ждал сюрприз — оказалось, что именно в этой ситуации по отношению к испытуемой частице начинает действовать известный многим исследователям «квантовый эффект Зенона» — парадокс квантовой механики. Он назван в честь знаменитого софиста древней Греции — Зенона, который является автором множества разного рода парадоксов, например, парадокса о неподвижной стреле в полете, парадокса об Ахиллесе и черепахе. Так, «квантовый эффект Зенона» говорит, что время, при котором происходит распад метастабильного квантового состояния определенной системы, которая имеет дискретный энергетический спектр, непосредственно зависит от того, как часто происходит измерения ее параметров. Проще говоря, в случае если частицу постоянно измерять, она никогда не войдет в состояние так называемой «суперпозиции». Такая частица всегда будет выбирать исключительно одну поведенческую линию. В данном эксперименте фотон будет или отражаться, или проходить через светоделители все время.
Расчеты арабских ученых показывают, что наиболее вероятным состоянием, при котором фотон в результате действия «квантового эффекта Зенона» будет удерживаться, будет его отражение от светоделителя и зеркал, которые находятся рядом с ним. В системе, которая состоит из 2-х контуров, такая вероятность составляет от 70% до 80% Для того, чтобы она достигла 100% необходимо сконструировать прибор, который будет включать в себя 50 первичных и 1000 вторичных таких контуров. Выходит, что если все детекторы Боба непрерывно находятся во включенном состоянии, фотон просто «впадет» в состояние отражения. При этом он, не проходя даже через 1-й светоделитель, все равно сообщит Алисе (а она «видит», что он отражается), что у Боба включены все детектирующие устройства. А это значит только одно — фотон переносит информацию, не двигаясь со своего места!
Тщательно проанализировав все данные эксперимента, исследователи сразу же заявили, что нашли способ, при котором возможна передача информации без каких-либо частиц-посредников. Они уверенны, что их изобретение поможет воплотить в реальность проект создания не перехватываемой как хакерами, так и шпионами связи, которая будет использована в правительственных спецканалах. Это логично, ведь сообщение, которое не переносится никакими носителями, действительно нереально перехватить, поскольку перехватывать нечего. Также исследователи отмечают, что изобретенная ими уникальная система в ее существующем на данный момент виде достаточно сложна, поэтому широко применять ее сегодня рановато — нужно провести еще немало опытов, которые помогут значительно усовершенствовать этот чудесный прибор.
Статья, которая на данный момент готовится к публикации журналом Physical Review Letters, заканчивается вопросом руководителя группы ученых Хатим Салих, который направлен всему научному сообществу: если никакие из известных физических частиц не переносят информацию от отправителя к получателю, то кто это делает? Профессор Хатим говорит, что, к сожалению, даже его группа разработчиков нового метода передачи информации не знает ответ на этот весьма интересный и уместный вопрос…
