Тайны открытий XX века

В декабре 1997 года журнал «Nature» опубликовал результаты эксперимента австрийского физика Антона Цайлингера (аналогичный опыт проделала в том же году группа итальянских исследователей в Риме). Речь шла о «квантовой телепортации» — мгновенном переносе объекта из одной точки пространства в другую, так сказать, преодолении пространства-времени. Подобная телепортация давно стала способом перемещения персонажей знаменитого американского сериала «Звездный путь». По мнению Цайлингера, скоро можно будет так же транспортировать атомы, а лет через десять — и молекулы. Сбываются ли эти прогнозы? И научатся ли ученые телепортировать живых существ?

Так бывает в кино

Порой блестящие идеи рождаются от бедности. Так, американский сценарист Джин Родденберри, готовясь к съемкам фантастического сериала «Звездный путь», сотворил миф лишь потому, что у студии не было денег на нормальные декорации.

Что ж, решив не тратиться на съемки космического корабля «Энтерпрайз», совершающего посадку на далекую неведомую планету, автор переиначил явь. Он выдумал чудесный способ передвижения, позволявший моментально перенестись с одной планеты на другую. В эти мгновения умещались несколько процедур кряду. Сперва аппаратура «сканировала» астронавта, исчисляя все его тело до последнего атома; затем — как это страшно звучит! — «дематериализовала» его, то бишь… превращала его бренную плоть в волновое поле. И, наконец, «излучала» (to beam) эти волны к месту назначения, или, как чаще говорят, «телепортировала астронавта». Там к нему возвращался его прежний облик. Он возникал из воздуха, буквально из ничего. Вот и вся недолга!

Так научная фантастика пополнилась новым сюжетным ходом, история кино — популярным сериалом, а зрители стали испытывать терпение ученых мужей одним и тем же наивным вопросом: «А правда ли, что со временем люди научатся передвигаться, как в кино?» В кино, действительно, это выглядело блестяще.

«Beam me up, Scotty!» Всякий раз, как только экипаж корабля «Энтерпрайз» после посадки на какую-нибудь планету обнаруживал, что она населена некими гадкими тварями, с коими лучше бы не встречаться, следовала короткая команда, которую напряженно ждал пилот, оставшийся за пультом управления. «Телепортируй меня, Скотти!» И тот послушно дергал пару рычагов. Астронавты растворялись в мерцающем тумане и в тот же миг оказывались в другом, более приятном месте.

Конечно, этот способ передвижения по космическому пространству увлек не только рядовых зрителей, готовых мечтательно смотреть, как их любимые герои переносятся в любую точку мироздания, и понравился не только фантастам, получившим в свое распоряжение еще один способ менять плавное течение сюжета. Он заинтересовал даже серьезных ученых, решивших, благо идея подана, проверить, а так ли она нереальна. (Справедливости ради нужно сказать, что Норберт Винер на страницах своей знаменитой книги «Кибернетика» рассматривал возможность перемещения в пространстве макроскопических тел в виде пучка кодированного излучения, но известность этой идее принес популярный фильм.)

Идея телепортации впрямь очень хороша. Как здорово было бы в один прекрасный день, следуя киношному рецепту, мигом перенестись с нашей планеты… ну, например, на Марс.

Для этого нужен лишь какой-то — ну, создадут его ученые! — прибор, с помощью которого можно исчезнуть «здесь и сейчас», чтобы возродиться в тот же миг в совершенно ином месте. Исчезнуть — родиться, а крохотное тире, разделившее эти понятия, есть высшая мудрость физики.

Так способна ли наука и впрямь когда-нибудь повторить это чудесное воскрешение, придуманное прижимистым сценаристом?

Если излагать популярным языком открытия, сделанные физиками XX века, они могли бы сойти за краткие сценарии фантастических фильмов. Немудрено, что ученые порой готовы идти обратным путем, пробуя подвести под эффектный киносценарий теоретическую основу.

Увы, мечтая о кратчайшем пути к далеким планетам, мы обрекаем себя на трудности, масштабы которых тяжело себе представить. Что значит «исчезнуть, чтобы возродиться»? Конечно же, обрести самую точную свою копию! Не потерять в этом молниеносном перемещении ни единой своей частицы, ни одного электрона и атома. Ни здесь, ни на terra incognita, куда вы намерены прибыть! Что же для этого нужно?

Наше путешествие, как мы отметили, состоит из нескольких этапов. Пусть людям не дано познать самих себя, но уж исчислить себя до последнего атома они обязаны, чтобы оказаться в полюбившейся им дали тем, кем они были когда-то, кем они родились, а вовсе не конгломератом неких веществ — какой-нибудь лужицей воды с растворенными в ней минеральными солями.

После этой процедуры память о вас ляжет в файлы компьютера, коему вы на мгновение доверите свое естество, да и всю вашу жизнь. (Любой сбой машины будет смертельно опасен для вас. От компьютерных вирусов мнимые путешественники будущего умрут куда быстрее, чем от неторопливых вирусов во плоти, изводящих нас днями, а то и годами.)

Не будем пока обсуждать происходящее. Все-таки звездный путь нас манит, а возражения критиков мы успеем выслушать позже!

Начинается второй этап нашего полета. Мощнейшие аппараты быстренько разнесут ваше тело даже не по косточкам — по атомам, и «дематериализуют» его. Что такое человек, как не коллекция атомов, расположенных самым причудливым образом? Или, лучше сказать, «сборный дом сложной конструкции», возводимый в любой части космоса.

«Здесь и сейчас» вы пересчитываете, измеряете, заполняете клеточки с названием артикула: например, пара триллионов атомов водорода, да еще триллион — кислорода, плюс прочие мелочи. Вот и весь человек! А где-то за несколько световых минут (а то и лет!) отсюда есть другой склад с огромной приемной антенной. В нем хранятся все те же пресловутые емкости с атомами — триллионы да триллионы, кислород да водород. По первому же требованию вашего «сверхнаучного» турбюро — по переданному им сигналу — там, на далеком складе, те же кирпичики тела моментально выстроятся в нужном порядке.

Или же — обойдемся без этих складских контор! — в наличии у нас лишь антенна, декодер и больше ничего. Сигнал принят. Волновое поле вновь превращается в вещество. И вот уже посреди неведомой планеты стоите вы, точь-в-точь такой же, каким зашли в турбюро где-нибудь в Дубне или Стэнфорде — ничуть не изменившийся.

А душа?! Будем считать, что ее нет. Элементов под названием «душевий» или «разумий» в периодической таблице не сыщется. И они вряд ли появятся даже в лабораториях будущего. Человек влачит бремя своих атомов. Это всего лишь двуногая ходячая пробирка с высыпанными туда реактивами.

Если же это не так, то как вы будете путешествовать со скоростью света? Впрочем, скептики уверены, что время подобных путешествий вряд ли придет, даже если считать человека «машиной», только с большим числом деталей, которую без труда демонтируют в одном месте и по заказанным чертежам соберут в другом. А что говорят по этому поводу специалисты? Те, кто подолгу службы своей обязаны изобрести «машину пространства», раз уж «машина времени» им не далась?

В своей книге «Физика “Звездного пути”» Лоренс Кросс попробовал собрать возражения против столь залихватского обращения с пространством.

Итак, начнем отсчет возражений. Что значит «исчислить фигуру заказчика» — всю, до последнего атома? Информация об одном-единственном атоме — о его расположении, атомных связях, уровне энергии — уместится в одном килобайте компьютерной памяти. Казалось бы, пустячок. Проблема в том, что этих атомов у человека — десять в двадцать восьмой степени штук. Для их описания понадобится такое же количество килобайт!

Подобную цифру можно оценить лишь в сравнении. Все книги мира, собранные вместе, содержат всего-навсего десять в двенадцатой степени килобайт информации — в десять миллионов миллиардов раз меньше, чем требуется для той — уникальной и неповторимой — книги, чьим содержанием станет некий Иванов или Джонсон, пришедший к физикам грядущих дней с простенькой просьбой: «Зашлите меня куда-нибудь на Марс!»

Чтобы транслировать такой объем информации, самая быстродействующая современная машина будет без устали работать не один миг, как хотелось бы оптимисту, не пару недель, на что заранее согласился бы пессимист, не несколько лет, что способны выдержать друзья убывшего в космический круиз, а 30 000 миллиардов лет. Возраст всей нашей Вселенной в две тысячи раз меньше, чем срок, отведенный современной физикой на такой вот перелет, точнее, на передачу данных о путешественнике.

«Машина пространства», если бы удалось ее построить, в действительности стала бы «машиной времени», способной уносить человека лишь в будущее.

За эти миллиарды лет исчезнут и желанный Марс, и родимая Земля. Понятно, что фигура заказчика так и не воскреснет в пыльном марсианском воздухе. Он не увидит у себя над головой темно-фиолетовое, почти черное небо. Не всмотрится в звезды, горящие над Марсом даже в дневную пору. Не увидит, как Земля, подобно привычной нам Венере, вспыхивает на небосводе то вечерней, то утренней звездой. Не разглядит Уран и Нептун, доступные даже невооруженным взорам будущих покорителей Марса. Нет, за то недолгое время, что отведено нашим планетам, он успеет перенестись на Марс разве что… на мизинец.

Продолжим наши рассуждения. Допустим, многие поколения владельцев «незримого тела» окажутся людьми в высшей степени порядочными и щепетильными. Тот самый компьютер, где хранится образ и опись чужого, одолженного заказчиком тела, они будут носить с собой везде: с Земли, выжженной раздувшимся Солнцем, на космическую станцию, а оттуда в новый, населенный людьми мир. Что ж, поверим в их удивительную способность везде и всюду не расставаться с компьютером, продолжающим (уже неизвестно куда) транслировать горемычное тело наивного заказчика, который по простоте души своей (или по отсутствию оной) доверил необычной фирме свое «механическое» тело. Допустим, что когда-нибудь, как «бог из машины», из новейшего физического оборудования возникнет живший когда-то человек, «ходячая коллекция атомов».

Но скажите, каким образом эта коллекция когда-то, во время оно, распалась на элементы? Вот вам и возражение номер два.

Чтобы «дематериализовать» человека, то есть разорвать силы, скрепляющие части атомных ядер, нужно, по расчетам ученых, разогреть тело до температуры, что в миллион раз выше, чем в центре Солнца. Только при этой температуре материя превратится в излучение. (Что испытает человек, вмиг сожженный на костре научной теории, не беремся сказать. Успокоим себя мыслью о том, что он все же возродится из света, «аки птица феникс, иже из пепла ся воставляет».) Световой луч со скоростью, ему одному присущей, перенесется в любую точку пространства, доставляя туда искателя легких путей, позволившего произвести над собой подобные манипуляции.

Сколько же энергии потребуется, чтобы двигать человеком, словно лучом прожектора? Ответ снова неутешителен для современной науки. В тысячи раз больше того количества энергии, что израсходовано за всю историю человечества! Какой же источник энергии нужен, чтобы исполнить подобный замысел? Нет, похоже, природа и впрямь поставила неодолимый барьер, препятствуя сложным объектам без всякого ущерба для себя переходить из одной формы материи в другую и наоборот.

В особенности нас убеждает в этом третье возражение, гласящее, что все наши попытки с предельной точностью описать составные части человека, то бишь отдельные его атомы, заранее обречены на неудачу. Это — проблема принципиального характера.

Поведение атомов вообще не поддается точному описанию. Этому препятствует принцип неопределенности Гейзенберга. Согласно ему, мы можем знать, например, либо местонахождение частицы, либо ее скорость. Если нам известно, как быстро движется частица, мы не в силах сказать, где она точно находится, и наоборот, стоит измерить ее координаты, как неопределенной становится скорость.

Создатели сериала «Звездный путь» искусно обошли проблему неопределенности в мире элементарных частиц, придумав так называемый «компенсатор Гейзенберга». Когда научного консультанта фильма спросили о том, как действует эта вещица, он ограничился лишь одним словечком: «Хорошо!»

Ученые не могут так просто отмахнуться от этой проблемы. Тем интереснее узнать об опыте, который поставил физик Антон Цайлингер из Инсбрукского университета. Впервые в истории науки он сумел телепортировать элементарную частицу! Для этого ему пришлось «поступиться знанием»: он не стал измерять параметры перемещаемой частицы.

Проблему, стоявшую перед ним и его коллегами, можно образно выразить так: попробуйте-ка перевезти из пункта А в пункт Б мешок… нет, не с котом, а с Протеем, который «разные виды начнет принимать и являться вам станет всем, что ползет по земле, и водою, и пламенем жгучим» (Гомер, пер. В.А. Жуковского), стоит лишь вам развязать путы мешка. Где гарантия, что Протей сохранит свой облик неизменным? Как доставить в пункт Б «неведомо что»? Может быть, не развязывать мешок и сдать это «неведомо что» в целости и сохранности, не интересуясь тем, как оно выглядит, ибо облик его превосходит разумение человека? Именно так и поступил австрийский физик, готовя свой опыт.

Так бывает в науке

Еще в 1993 году группа американских физиков из исследовательского центра IBM во главе с Чарлзом Беннеттом придумала метод, позволяющий «телепортировать» частицы (или, строго говоря, информацию о них, их квантовое состояние, например, значение спина у электрона или атомного ядра, поляризацию у фотона) из одного места в другое на любое расстояние. Главные роли в этом эксперименте должны были играть «негативные близнецы» — частицы, которые на любом расстоянии ведут себя наперекор друг другу, как будто их что-то «связывает». Схема была такова. Чтобы «телепортировать» частицу С, надо «связать» («сцепить») ее с другой частицей (обозначим ее А), и эту же частицу А «связать» с третьей частицей — В. Тогда свойства частицы С, — помните, «минус на минус дает плюс»? — передадутся частице В.

Тут, конечно, нужны подробности. В принципе за любой нашей репликой могла бы следовать череда поправок, уточнений, замечаний, пояснений, которая завела бы нас в «бесконечный тупик» речи, если бы не одно обстоятельство. Сказанное нами, как правило, и так бывает известно нашему собеседнику, а потому не требует особых комментариев. В данном же случае мы вынуждены вновь и вновь уточнять схему необычного опыта, дополняя ее хоть какими-то подробностями, словно размечая путь в туманном мире квантовой физики.

Итак, чем мы располагаем? У нас есть фотон С (для своих опытов Цайлингер выбрал именно эту элементарную частицу). Мы намерены «телепортировать» его в иную точку пространства. В «доквантовом» мире мы бы переслали, переместили, передвинули наш объект в эту точку со скоростью, не превышающей скорость света. Теперь можно сделать по-другому. Если в той точке пространства будет пребывать такая же частица — фотон, то нам достаточно, чтобы она изменила свои параметры и стала выглядеть точь-в-точь как частица C. Череда мгновенных превращений — вот лучший транспорт квантового мира! Фотон C и безликий фотон B, что воплотит чужой образ, — это начало и конец пути, это старт и финиш. Из пункта C в пункт B путешествует не сам герой, а его «паспорт». В квантовом мире эта «бумажка» воистину важнее любой букашки. Только с ее обретением элементарная частица принимает законченный вид.

Как видите, наша задача изменилась. Мы не частицу собираемся перемещать, мы лишь похитим ее «паспорт» и молниеносно подкинем его другой участнице опыта. В микромире фальшивых документов не бывает. Что записано в них, такова и частица.

Квантовый мир — это мир отрицаний и вычетов. Здесь обретенное «я» непременно означает упущенные возможности — свои и чужие. Если мяч, лежащий у вас в руках, окрашивается в черный цвет, значит, в ту же секунду в руках человека, живущего за тридевять земель от вас, точно такой же мяч белеет. Из двух возможностей воплотились обе: одна — здесь, одна — там.

А если продолжить нашу цепочку? В ней появится еще один человек, сидящий с мячом, загадочно меняющим цвет. Тогда срабатывает «закон отрицания отрицания»: черное — белое — черное. Таков результат мгновенных перемен. «Паспорт» передан. Объект, пребывающий в точке В, теперь выглядит так же, как его прототип С.

Для того чтобы это случилось, нужен посредник — фотон А, то есть «негативный близнец» фотонов С и В. Мы можем прибегнуть к еще одному развернутому сравнению. Представьте себе, что в точке С пребывает частица, а в точке А находится зеркало. Что бы ни происходило с фотоном, зеркало А повторит его образ, чуть переиначив его, поменяв местами «левое» и «правое». Где-то в глубине нашей воображаемой лаборатории стоит еще одно зеркало (В). Оно «копирует» копию, оно повторяет ее гримасы и фортели, снова меняя местами «левое» и «правое». Теперь они совпадают: исходная частица и ее образ, отразившийся в одном из зеркал.

Еще раз повторим. В опыте участвуют: исходная частица С, частица В, которой передадутся ее свойства, и, самое главное, частица А — посредник, сцепленный с обоими фотонами и отрицающий свойства каждого. Чтобы отрицать их, не надо их определять. Не надо разворачивать «мешок», в котором спрятан переменчивый Протей! В квантовом мире любые измерения искажают свойства частицы. Буковки в «паспорте» тут же меняются местами, стоит его развернуть. Изображение в «зеркале» тут же оживает, стоит в него вглядеться.

Но как тогда понять, что фотон А, например, противоположен фотону С? Что ж, приборы позволяют обойти эту теоретическую ловушку. Мы можем отметить, что такая-то пара частиц является «антисимметрично коррелированной», что эти частицы — «негативные близнецы». Но кому какие свойства принадлежат, нам не дано знать. Под нашими взорами частица становится собственным отражением, а ее отражение — частицей. Все перепутывается в зыбком квантовом мире, и «тень говорит голосом человека, а человек подражает собственной тени, и их фигуры неразличимы».

Прервем перечень сравнений и символов. Пора переходить от теории к практике. Героями опыта, поставленного на столе лаборатории в Инсбруке, были незримо «сцепленные» друг с другом фотоны. Чтобы их получить, ученые направляли на нелинейный оптический кристалл световые импульсы, длившиеся всего 150 миллионных долей одной миллиардной доли секунды (генерировал их титаносапфировый лазер красного излучения). Видимые световые сигналы преобразовывались в ультрафиолетовые. Цайлингер помещал на их пути еще один нелинейный кристалл, и тогда вновь возникала пара фотонов красного света — А и В. Хитрость заключалась в том, что плоскости колебаний обеих частиц были теперь всегда перпендикулярны друг другу. С этого момента, если одна из них была поляризована в горизонтальной плоскости, другая совершала колебания лишь в вертикальной плоскости, и наоборот. Так получили первую пару «сцепленных» частиц. Ничего более точного об их поляризации не требовалось знать, она оставалась неопределенной. Фотон В был «чистым листом», на котором ученые собирались записать свойства другого фотона (С), или же «зеркалом», в котором появится чужое отражение.

Вторую пару фотонов (С и D) тоже получили с помощью нелинейного кристалла. Затем фотон С определенным образом поляризовали — у него появился свой «паспорт». Четвертый фотон (D), «посторонний» на этом карнавале превращений, ученые использовали, чтобы в нужный момент активизировать измерительные приборы.

Сердцем этой установки стало полупроницаемое зеркало. Оно помогло «сцепить» друг с другом фотоны А и С. Значит, свойства фотона С (он ведь имел свой «паспорт») тоже автоматически передавались частице В. Теперь та была точь-в-точь такой же, как ее прототип, находившийся в нескольких метрах отсюда. По щелчку детектора определяли, что телепортация состоялась.

Наш рассказ состоит из повторений и уточнений. Опишем еще раз схему этого необычного опыта. Телепортируемая частица движется в левой части установки. Внезапно она исчезает: «теряет свою идентичность». В тот же миг в том же направлении, но в нескольких метрах отсюда — в правой части установки — начинает двигаться такая же частица, с теми же самыми характеристиками, что и первая. Вот и все. Телепортация состоялась. «Мы имеем дело с совершенно новым способом передачи информации» — говорит Чарлз Беннетт.

Повторимся, в этом опыте не происходит никакого переноса элементарной частицы из одной точки пространства в другую. Нет, в приемном устройстве уже имеется свой фотон. Передается лишь информация о каком-то параметре этого фотона (в данном случае речь идет о поляризации). Одна из частиц копирует информацию, которой обладает другая частица — в этот момент та утрачивает свои прежние свойства.

После нескольких лет проб и ошибок Цайлингер и его коллеги научились телепортировать до сотни частиц в час. Начались опыты по телепортации квантовых состояний атомов.

Фотоны, атомы… Что дальше?

— Я думаю, что в скором времени мы научимся «связывать» друг с другом даже крупные молекулы, — оптимистично говорит Цайлингер.

Однако проблем слишком много. Чем сложнее квантовый объект, тем труднее изолировать его от внешнего мира. Если же объект контактирует с внешним миром, то его неопределенное состояние тотчас преобразуется в «нечто определенное», и тогда процесс «связывания» прерывается. Объект можно телепортировать на большое расстояние лишь в абсолютном вакууме.

И все-таки журналисты постоянно спрашивают Цайлингера, когда же удастся телепортировать человека. Физик лишь разводит руками: «Нам следует раз и навсегда забыть об этом. Мы даже не знаем, сколько времени понадобится, чтобы поставить такие же опыты с более крупными объектами. Даже если мы проводим какие-то квантовые эксперименты с молекулами, мы еще очень далеки от того, чтобы телепортировать их».

Так будет в жизни?

Однако вопрос задают вновь и вновь: «Так можно ли телепортировать человека, подобно частице света?» Теория пока об этом умалчивает, говорит профессор Цайлингер.

«Научная телепортация» подразумевает, что в пункте Б находится точная копия того же фотона, атома и так далее, что и в пункте А. Телепортировать — это передавать сведения о квантовом состоянии объекта и заставлять копию вести себя точь-в-точь как объект. Телепортация не творит двойников, она оживляет их. В тот миг, когда двойник оживает, его прототип теряет свое обличье, развоплошается.

Итак, чтобы телепортировать человека, надо сперва изготовить его… точную копию. Если вы решите молниеносно перенестись на другую планету, заранее доставьте туда «двойника» — перевезите его на обычной, неторопливо летящей ракете. Увы, пока не верится, что подобную копию удастся сотворить. Для этого надо собрать слишком много информации. Быть может, нас выручат квантовые компьютеры? Ведь по своей эффективности они неимоверно превзойдут нынешние медлительные машины.

Подчеркнем, кстати, что ошибается тот, кто думает, что с помощью телепортации можно преодолеть барьер, воздвигнутый скоростью света. Еще Чарлз Беннетт осознал, что сведения, передаваемые при телепортации, делятся на два сорта: на те, что транслируются квантовомеханическим способом (то есть со сверхсветовой скоростью), и те, что передаются классическим способом (то есть скорость их передачи не превышает скорость света).

Хотя «сцепленные» друг с другом фотоны, обмениваясь информацией, делают это с бесконечно большой скоростью, однако лицо, передавшее некое сообщение, может узнать от своего адресата о том, что телепортация состоялась (и наоборот), лишь прибегнув к классическому способу — к радио- или кабельной связи. Во время инсбрукского эксперимента специальный счетчик отмечал, все ли три детектора фотонов получили сигнал одновременно или же нет. Эти приборы были соединены друг с другом кабелем, значит, они обменивались информацией лишь со скоростью, не превышающей скорость света.

Итак, как бы быстро ни совершалась телепортация, для нас она станет явью лишь некоторое время спустя.

Следующая неразрешимая пока проблема. В опытах Цайлингера одна частица-посредник передает сведения о квантовом состоянии другой частицы. Если следовать схеме «одно квантовое состояние — один посредник», то при телепортации человека потребуется десять в тридцать первой степени частиц (!), которые должны одновременно передавать сведения о всех соответствующих им и «сцепленных» с ними частицах. Любой крохотный сбой приведет к непоправимым последствиям. Прежний человек перестанет существовать («потеряет свою идентичность», как говорят физики), а его двойник окажется химерическим, дефектным созданием, неприспособленным к жизни. «Я бы не рискнул довериться нашей аппаратуре», — говорит один из участников инсбрукских экспериментов Харальд Вайнфуртер.

Но самое главное: неясным пока остается вопрос о том, насколько материальная копия может отличаться от оригинала. Будет ли это точь-в-точь, до последнего атома, до последней болячки, тот же самый человек, что и вы? Почему эта «коллекция атомов» будет иметь те же воспоминания, что и вы, будет наделена тем же характером, что и вы? Что отличает эту неподвижную фигуру от вас, если вы точь-в-точь совпадаете с ней? Почему вы наделены жизнью, а эта фигура пока нет? Что такое жизнь? Особое сочетание квантовых состояний? Тогда что такое «Бог, вдыхающий жизнь»? Камертон, заставляющий все частицы некоего тела принимать эти «особые квантовые состояния»? Что такое память? Особое сочетание квантовых состояний? В таком случае память присуща всем частям нашего тела, а вовсе не сосредоточена в головном мозге? Мы помним кожей и руками, затылком и спиной? И что же такое душа? Тоже особое сочетание квантовых состояний? Как только вашей копии будет передана информация о квантовых состояниях всех ваших частиц, в нее неизбежно вселится ваша душа? А что будет с вашим прежним телом? Что значит — оно «развоплотится»? Растает, как морок? Почему? Это же плоть, вещество, «сосуд скудельный»! Оно должно сохраниться! Но будет ли в нем по-прежнему теплиться жизнь? И не обнаружится ли в нем после подобной процедуры какая-то новая душа, ведь как-никак, после того как прежняя душа упорхнула из этого сосуда, на месте осталась великолепная копия человека, всем частицам которой присущи какие-то квантовые состояния. И кто гарантирует, что их сочетание не позволит этой фигуре, вроде бы лишенной души, жить своей «особой» жизнью? Подобные вопросы воскрешают в памяти легенду о Големе — человеческой фигуре, сотворенной мудрецом из праха, которая оживала, потому что «притягивала из вселенной свободные звездные токи» (Г. Мейринк, пер. Е.М. Лысенко). Тогдашняя «телепортация» окончилась крахом. Голем повел себя, как чудовище, «убивая всех, кто попадался на его пути». Быть может, если даже мы передадим всю информацию о квантовых состояниях исходного объекта, в ожившем теле окажется невесть что, а вовсе не душа «развоплощенного человека»?

Ответить на все эти вопросы удастся лишь в далеком будущем. Пока, опираясь на знания, накопленные квантовой физикой, мы можем лишь предположить, как будет выглядеть исходный, «развоплощенный» человек. Помните, что в квантовом мире мяч может быть одновременно и белым, и черным? Он примет какую-то определенную окраску лишь в тот момент, когда мы попытаемся взглянуть на него. «Если бы мы телепортировали человека, то на том самом месте, где только что стояло живое существо, — говорит Антон Цайлингер, — появился бы некий условный человек, которому одновременно были бы присущи все обличья и все характеры людей, живших до него и живущих теперь на Земле». Он воплощал бы одновременно все возможные образы человека, был бы Гитлером и Ганди, Булгариным и Пушкиным, Адамом и Евой в одном лице. Впрочем, такое состояние длилось бы краткий миг. Стоило кому-то взглянуть на эту фигуру, содержащую в себе память о всем человечестве, как она моментально приняла бы какой-то определенный образ, окрасилась в свой «черный» или «белый» цвет. Вот только чей образ она приняла бы? Прежнего человека, стоявшего здесь? Или на месте телепортированного человека внезапно возникла бы какая-то другая личность, быть может, давно уже «почившая в бозе» и лишь теперь вызванная к призрачной жизни злым гением теоретической физики?

Наконец, проблема еще и в том, что даже ученые по-разному пока истолковывают некоторые положения квантовой физики. Вернемся к тому же примеру с мячом, который может быть одновременно черным и белым и окончательно принимает цвет, лишь когда мы глядим на него, то есть «измеряем его состояние».

Итак, на наших глазах мяч принял одно из возможных состояний. Допустим, он стал черным. Что это может означать?

Что теперь он всегда будет черного цвета? Что он обрел этот цвет лишь на миг и, как только мы отвернемся от него, он вновь вернется в исходное, «неопределенное» состояние. А может быть, всякий раз, когда возникает подобный выбор, наша Вселенная делится на несколько параллельных миров (по числу возможных состояний)? В одном из них наш «мячик раздора» окрашен в черный цвет, в другом — в белый цвет. В таком случае каждое мгновение рождается бесконечное множество Вселенных, в которых происходят все те события, что не успели разыграться на наших глазах.

Английский фантаст Олаф Степлдон еще в тридцатые годы так описывал эту возможность: «В некоем непостижимо сложном Космосе всякий раз, когда какое-либо существо встречается с различными альтернативами, оно выбирает не одну, а все… И поскольку в этом мире множество существ и каждое из них постоянно сталкивается со многими альтернативами, то комбинации этих процессов неисчислимы» (пер. Е.М. Лысенко). В пятидесятые годы «размножение Вселенных» анализировал уже физик Хью Эверетт.

Во всех упомянутых нами гипотезах особая роль неизменно отводится человеку, ибо именно он «глядит» на окружающий его мир, то есть «измеряет его состояние». Весь мир в таком случае, повторим полюбившуюся Виктору Пелевину мысль, — это своего рода Театр, сотворенный Господом Богом для одного-единственного зрителя, которым являетесь вы. «Мы до сих пор не может постичь, какое место занимает человек в нашей Вселенной, — сказал в одном из интервью Антон Цайлингер. — Возможно, ему отведена куда более важная роль, нежели могли предполагать создатели классической физики».

Вместо постскриптума. Годы телепортаций

В 1998 году Джефф Кимбл и его коллеги из Калифорнийского технологического института сумели телепортировать сразу несколько фотонов.

В том же году исследователи из Лос-Аламосской лаборатории телепортировали направление вращения атомного ядра, заставив другое ядро, находившееся внутри той же самой молекулы, вращаться в этом же направлении.

В 2002 году австралийские исследователи телепортировали лазерный луч, содержавший миллиард фотонов. Луч погас, чтобы тут же, в метре отсюда, вновь материализоваться.

Связанные пары фотонов очень чувствительны и распадаются, когда взаимодействуют с молекулами воздуха. Поэтому все опыты по телепортаций фотонов в лабораторных условиях проводились обычно лишь на расстоянии в несколько метров. На больших расстояниях использовались стекловолоконные кабели, внутри которых находились пары фотонов. Так, в 2003 году в Вене Антон Цайлингер телепортировал тысячи пар фотонов по стекловолоконному кабелю на 600 метров, с одного берега Дуная на другой. По его словам, данный опыт показывает, что информацию можно телепортировать с помощью спутников на расстояние в сотни километров, причем в космосе для этого не понадобится никаких кабелей. Еще раньше он сумел телепортировать фотон на такое же расстояние по воздуху.

Если в первых экспериментах телепортировали частицы на несколько метров, то теперь в Лос-Аламосской лаборатории создана линия связи длиной 48 километров. Впрочем, телепортировать фотоны все-таки гораздо легче, чем другие объекты, поскольку они не обладают ни массой, ни внутренней структурой, и их движением легко манипулировать с помощью линз, зеркал и устройств для расщепления пучка частиц. Зато квантовые состояния атомов гораздо долговечнее, чем фотонов. Поэтому атомы можно использовать для длительного хранения квантовой информации.

В 2004 году сразу двум группам ученых удалось телепортировать атомы — сложные системы, объединяющие большое число электронов и массивное ядро. Предварительно атомы были охлаждены с помощью лазеров почти до абсолютного нуля. Райнер Блат из Инсбрукского университета проводил опыты с ионами кальция; его американский коллега, Мюррей Баррет из Национального института стандартов и технологий, — с ионами бериллия. Схема экспериментов в обоих случаях напоминала описанный выше опыт Цайлингера. Были проведены по несколько сотен опытов по телепортации ионов, причем в 75 процентах случаев ученым удавалось добиться успеха.

В июне того же года Райнер Блат опубликовал на страницах журнала «Science» схему миниатюрного квантового компьютера, состоящего из трех связанных ионов кальция, находящихся в магнитной ловушке.

В ближайшее время можно ожидать опытов по телепортации молекул и даже более крупных объектов, но вот телепортация макроскопических тел, по-видимому, во веки веков остается уделом писателей-фантастов.

«В любом случае можно надеяться, что технология квантовой телепортации позволит создать принципиально новые, невиданные по быстроте и объему памяти вычислительные устройства — квантовые компьютеры», — отмечал на страницах журнала «Знание — сила» B.C. Барашенков. Метод телепортации квантовых состояний ионов можно использовать в схеме квантового компьютера для передачи различных данных, в том числе от одного квантового компьютера другому.

Данный метод можно со временем использовать также в квантовой криптографии для передачи секретных сообщений на расстояние в сотни километров. Передаваемая информация исчезнет в одной точке пространства, чтобы моментально появиться у адресата.