Странное явление квантовой спутанности, теоретически, может охватывать не только пространство, но и время. И тогда оно оказывается действительно запутанным.

Квантовую сцепленность (иначе — спутанность) вполне можно назвать одним из самых известных и самых непонятных с точки зрения обыденной бытовой логики эффектов микромира. Оно состоит в том, что состояния двух (а то и большего числа) квантовых объектов оказываются будто связанными, независимо от расстояния между ними, — воздействие на один из них моментально (в прямом смысле слова) сказывается на другом, сцепленном с ним, объекте. Известно, что Эйнштейн с трудом принимал подобные явления, и сцепленность назвал «кошмарным дальнодействием». Но, похоже, подлинный кошмар только начинается.

Недавно австралийские исследователи из группы профессора Тимоти Ральфа (Timothy Ralph) рассмотрели квантовую спутанность несколько иного свойства — ту, которая простирается не сквозь пространство, а сквозь время — и тут все выглядит еще запутаннее. Попробуем разобраться в их построениях.

Ученые начинают размышления с упрощенной картины Вселенной, состоящей из одного пространственного и одного временнОго измерений. Ее довольно легко изобразить на плоскости: ось ординат мы соотнесем с пространством, а ось абсцисс — со временем. Текущий момент поместим в начало отсчета; будущее будет располагаться правее оси ординат, прошлое — левее. Вероятные положения частицы в будущем (и в прошлом) можно представить, как симметричные горы, растущие по мере удаления от настоящего. Если мы добавим аналогичные «горы» для другой частицы, они частично наложатся друг на друга и в прошлом, и в будущем. Это означает, что и в прошлом, и в будущем имеется вероятность встречи обеих частиц и, как следствие, их взаимодействия друг с другом — именно в областях наложения.

Обычная квантовая сцепленность, по мнению авторов, в этой картине соответствует моментальному вертикальному срезу, проходящему через область наложения вероятностных функций частиц. Но с тем же успехом — замечают они — срез можно провести и горизонтально, параллельно оси времени!

К чему это может привести? К совершенно удивительным выводам. Например, к тому, что измерение, проведенное в прошлом, напрямую связано с будущим. Скажете, ничего удивительного? Не совсем: дело тут вовсе не в обычной причинно-следственной связи.

Чтобы разъяснить всю странность ситуации, Ральф с коллегами предлагают такой мысленный эксперимент. Представьте, что кубит создается с определенными параметрами и путешествует в будущее. Иметь определенные параметры — означает иметь классическое описание этого кубита. Затем, в некотором отдалении будущего, другой детектор, находящийся в той же точке пространства, получает это описание, тем самым «реконструируя» исходный кубит. По словам ученых, если детектирование кубита состоится в точке будущего, симметричной моменту его создания, это можно будет назвать «сцепленностью во времени» — или даже «телепортацией во времени». Сама материальная частица может не существовать в промежутке между этими симметричными моментами, как бы мгновенно сместившись из одного в другой. Просто скакнув во времени.

Читайте также и о других странностях квантовой спутанности: «Сцепленная неопределенность».

По публикации MIT Technology Review / The Physics arXiv Blog