Квантовая случайность. Нелокальность,телепортация и другие квантовые чудеса

L’IMPENSABLE 
HASARD

Non-localité, 
téléportation et autres merveilles 
quantiques

Nicolas Gisin

SCIENCES

КВАНТОВАЯ 
СЛУЧАЙНОСТЬ

Нелокальность, 
телепортация 
и другие квантовые чудеса

Николя Жизан

Перевод с французского 

МОСКВА
2016

ISBN 978-5-91671-489-0 (рус.)
ISBN 978-2-7381-2831-7  (фр.)

Все права защищены. Никакая часть этой книги 
не может быть воспроизведена в какой бы то ни было 
форме и какими бы то ни было средствами, включая 
размещение в сети Интернет и в корпоративных 
сетях, а также запись в память ЭВМ для частного 
или публичного использования, без письменного 
разрешения владельца авторских прав. По вопросу 
организации доступа к электронной библиотеке издательства обращайтесь по адресу mylib@alpina.ru

© Odile Jacob, 2012 
© Издание на русском языке, перевод, 
оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2016

УДК 530.145
ББК 22.314
 
Ж71

Редактор И.  Лисов

Жизан Н.

Ж71  
Квантовая случайность: Нелокальность, телепортация 
и другие квантовые чудеса / Николя Жизан ; Пер. с фр. — М. : 
Альпина нон-фикшн, 2016. — 202 с.

ISBN 978-5-91671-489-0

Играет ли Бог в кости? И во что играют физики? Николя Жизан, автор прорывного женевского эксперимента по передаче 
квантовой запутанности фотонных пар по оптоволокну, излагает свои взгляды на фундаментальные вопросы квантовой физики 
через призму игры Белла — воображаемого эксперимента, в котором рассматривается теоретическая возможность сверхсветовой передачи информации с использованием запутанных частиц. 
Реальные эксперименты с ними доказали нелокальную природу 
мира — вопреки интуитивному желанию ученых, события в удаленных точках Вселенной могут непосредственно зависеть друг 
от друга. 
Истинная природа этих явлений и вытекающие из них следствия в последнее время стали горячей темой физики. По мнению 
автора, вторая квантовая революция, начавшаяся в последнем 
десятилетии XX века, позволит построить новый, непротиворечивый и плодотворный взгляд на мир.

УДК 530.145
ББК 22.314

Издательство благодарит Russian Quantum Center, 
Сергея Белоусова и Виктора Орловского 
за помощь в подготовке издания

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................... 9

ПРЕАМБУЛА ..................................................................................................... 17

ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................... 19

Глава 1

АПЕРИТИВ ............................................................................................................... 25

Глава 2

ЛОКАЛЬНЫЕ И НЕЛОКАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИИ ............................................. 33

Глава 3

НЕЛОКАЛЬНОСТЬ И ИСТИННАЯ СЛУЧАЙНОСТЬ ........................................ 65

Глава 4

НЕВОЗМОЖНОСТЬ КВАНТОВОГО КЛОНИРОВАНИЯ................................... 81

Глава 5

КВАНТОВАЯ ЗАПУТАННОСТЬ ............................................................................ 91

Глава 6

ЭКСПЕРИМЕНТ ..................................................................................................... 107

Квантовая случайность

Глава 7

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ....................................................................... 119

Глава 8

КВАНТОВАЯ ТЕЛЕПОРТАЦИЯ ........................................................................... 129

Глава 9

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ ПРИРОДА НЕЛОКАЛЬНА? ....................................... 145

Глава 10

ТЕКУЩИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛОКАЛЬНОСТИ .......................................... 177

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 193

БЛАГОДАРНОСТИ......................................................................................... 201

Разумный человек приспосабливается 
к миру, неразумный — упорно пытается 
приспособить мир к себе. Поэтому прогресс зависит от неразумных людей.
Джордж Бернард Шоу

Я могу представить себе такое будущее, 
в котором мы будем для роботов тем, 
чем сейчас являются собаки для людей.
Клод Шеннон

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Любовь с первого взгляда!» — так Николя Жизан описал 
свои ощущения в день, когда он узнал о теореме Белла. 
Услышав это, я снова вернулся в тот осенний день 1974 года, 
когда, погруженный в изучение малоизвестной в то время 
работы Джона Белла, я понял, что спор между Бором и Эйнштейном об интерпретации квантовой механики может 
быть разрешен экспериментально. Не так уж много физиков были осведомлены о проблеме, поднятой Эйнштейном, Подольским и Розеном, немногие слышали о неравенствах Белла, и совсем мало было тех, кто считал вопросы 
основополагающих концепций квантовой механики достойными серьезного внимания. Работу ЭПР, опубликованную 
в 1935 году в журнале Physical Review, можно было легко 
найти в университетских библиотеках, чего нельзя было 
сказать о работе Белла, опубликованной в неизвестном новом журнале, которому суждено было исчезнуть после четвертого выпуска. В те времена, когда еще не существовало 
Интернета, работы, которые не были опубликованы в крупных журналах, приходилось распространять в фотокопиях. 

Квантовая случайность

10

Моя собственная копия досталась мне из папки, которую 
собрал Кристиан Эмбер (Christian Imbert), молодой профессор Института Оптики, по случаю визита Эбнера Шимони 
(Abner Shimony), приглашенного в Орсэ Бернаром д’Эспанья 
(Bernard d’Espagnat). Очарованный идеями Белла, я решил, 
что моя докторская диссертация будет основана на экспериментальных тестах неравенств Белла, и Эмбер согласился 
взять меня под свое крыло.
В удивительно ясной работе Белла я увидел серьезный 
вызов для экспериментаторов: изменение ориентации поляризационных детекторов, в то время как запутанные частицы распространяются от источника в область измерения. Было необходимо исключить влияние ориентации поляризатора как на механизм излучения, так и на измерение, 
применяя для этого принцип релятивистской причинности, 
который запрещает распространение любых физических эффектов со скоростью выше скорости света. Такой эксперимент мог бы объяснить саму суть конфликта между квантовой механикой, с одной стороны, и мировоззрением Эйнштейна — с другой.
Эйнштейн защищал локальный реализм, сочетавший 
два принципа. Первый утверждал физическую реальность 
системы. Второй — гипотеза о локальности — что система 
не подвержена влиянию событий, происходящих в другой 
системе, отделенной от первой пространственно-подобным 
интервалом пространства-времени, поскольку в противном 
случае две системы должны были бы обмениваться воздействиями, распространяющимися быстрее света. В итоге 
наши эксперименты подтвердили предсказания квантовой 
механики, и физикам пришлось отказаться от локального 
реализма — от взгляда на мир, который так убедительно 
защищал Эйнштейн. Но от чего же следовало отказаться — 
от реализма или от локальности?