Раз, два, телепортация

Немецким ученым во главе с Цян Джаном из Института физики при Гейдельбергском университете удалось провести телепортацию сложной системы – комбинированного квантового состояния двух пар фотонов.
Как сообщил журнал Nature Physics, Джан с коллегами осуществили телепортацию квантового состояния между двумя поляризованными парами фотонов.

Фактически это огромный шаг вперед к созданию квантового компьютера, ведь удалось передать целых два кубита информации.

Как сообщают физики, достоверность передачи квантового состояния результата составила от 65 до 86%, что намного превосходит 40% рубеж, устанавливаемый квантовыми законами – если бы информация о состоянии передавалась другими путями.

Опыт по телепортации более 70 лет назад предложил Альберт Эйнштейн, но до сих пор в ходе экспериментов осуществлялась лишь телепортация свойств отдельных частиц и атомов.

Впервые телепортировать отдельные фотоны смогли физики Австралийского национального университета в Канберре. Они использовали свойство фотонов принимать «связанные» состояния, которые возникают при взаимодействии двух квантовых частиц. И если в дальнейшем частицы разнести в пространстве, то изменение состояния одной из них приводит к аналогичному изменению и во второй частице.

Несколько позже сразу две группы ученых сумели телепортировать отдельные атомы. А точнее, информацию от одного атома к другому. Телепортировать информацию удалось сразу двум независимым группам ученых – в США и Австрии. Об открытии сообщили два крупнейших научных издания – Nature и Science.

Независимые группы одновременно заявили об успехе, достигнутом в детерминированной (предсказуемой) телепортации атомов. Ученые из Университета в Инсбруке использовали для этого ионы кальция (40Ca+), а физики из Национального института стандартов и технологий в США ионы бериллия (9Be+).

Как и в случае с фотонами, суть эксперимента сводится к следующему: ученые создают два «связанных» иона (то есть иона с абсолютно одинаковыми свойствами) – ионы В и С (см. схему). Затем с помощью системы призм их разделяют. В установке из золотых электродов ион В направляется к источнику сигнала с информацией, а второй (С) – к месту приема сигнала. После этого В сталкивают с третьим, вспомогательным ионом А, который находится в возбужденном состоянии. В результате столкновения ион А передает энергию иону В. В то же мгновение «связанный» с ионом В ион С также возбуждается, хотя физического контакта между ними нет. То есть происходит телепортация квантового состояния.

По словам телепортаторов фотонов, их технология поможет по-новому использовать квантовые эффекты в коммуникации, связи и вычислительных системах, которые будут работать быстрее любого существующего компьютера. До нынешнего опыта было неизвестно, возможно ли телепортировать более сложные состояния.

Выключатель страха

Сотрудники медицинского центра при университете Колумбии в Нью-Йорке выявили в мозге своеобразный «релейный» выключатель страха. Он помогает удерживать под контролем эмоции, которые иначе могут разрушить мозг. Как и обычный, физиологический выключатель работает по принципу «включено–выключено».

Открытие опубликовано в журнале Neuron.

Авторы работы рассчитывают, что значительно прояснили нейробиологию процессов, лежащих в основе разнообразных психических расстройств вроде депрессии или посттравматического стресса.

В ходе исследования нейрофизиологи задействовали группу из 19 здоровых добровольцев. Испытуемым показывали изображения лиц и просили нажиманием соответствующей кнопки помечать, счастливым выглядит лицо или напуганным. При этом каждая фотография была изначально снабжалась ярлыком со словом «счастье» или «страх», на которые участников эксперимента призвали не обращать внимания и которые не всегда соответствовали содержанию снимка.

Фактически задание представляет собой модификацию теста Струпа, посредством которого определяют интенсивность и избирательность внимания и, шире, способность организма к адаптации.

В процессе просмотра фотографий мозг добровольцев сканировали с помощью метода функциональной ЯМР-томографии, чтобы зафиксировать, какие участки мозга проявляют активность. Таким способом организаторы опыта хотели выяснить, как эмоциональные стимулы вступают в конфликт с когнитивными (познавательными).

Как оказалось, при столкновении с «противоречивыми» фотографиями, где подпись не соответствовала картинке, активность в миндалине мозжечка – округлой дольке полушария мозжечка, занимающей часть его нижней поверхности по краю червя, – перекрывалась активностью передней части коры поясной извилины (anterior cingulated cortex). Считается, что кора поясной извилины участвует в оценке и управлении поведением и ориентацией в пространстве.

Чтобы наглядно проиллюстрировать эксперимент, старший автор исследования профессор психологии Джой Хирш приводит следующий пример: «Если вы идете ночью по пустой улице и слышите поблизости громкий звук, мозжечковая миндалина немедленно «вспыхивает». Но вместо того чтобы отдать приказ немедленно бежать прочь, передняя часть коры поясной извилины сначала определяет, необходимо или нет такое действие». И если выясняется, что звуком было, например, хлопание автомобильной дверцы, то на томограмме передняя часть коры поясной извилины «затемнила» бы миндалину, добавляет он.

По мнению исследователей, полученные данные помогают объяснить, почему, например, при депрессии человек не может избавиться от дурных мыслей – помешать эмоциям окрашивать их.

«Люди в своей каждодневной жизни подвергаются постоянно растущему количеству стимулов, – говорит Хирш, – и чтобы не бросаться наутек от каждого резкого звука или неожиданного зрелища, нашему мозгу пришлось создать механизм обработки, которая располагает впечатления по приоритетности и дает возможность принять правильное решение».

Годом ранее Хирш в журнале Nature Neuroscience уже рассказывал, как, применяя метод функциональной ЯМР-томографии при прохождении теста Струпа, можно определить активность тех или иных участков мозга. А в декабре 2004 года Neuron опубликовал работу той же команды во главе с Хиршем, которая смогла идентифицировать структуру в мозге, ответственную за обработку эмоций. Именно миндалина мозжечка активизировалась, когда человек подсознательно понимал, что видит испуганное лицо. Для нового исследования, логически вытекающего из предыдущих, нейрофизиологи разработали специальную версию теста Струпа.

В последние дни, как писала «Газета.Ru», нейрофизиологи сообщали также об открытии центра эмпатии и центра коммуникации в мозге.