Я советую вам попробовать придумать все возможные варианты, в которых утверждения i и ii могут всегда быть истинными при условии, что вы и ваши друзья сохраняете свободу воли. Можно придумывать какие угодно механизмы; единственное ограничение состоит в том, что ничто не может передавать информацию быстрее, чем летит ворон. Чем больше вы будете пытаться победить в этой игре, тем прочнее будет становиться ваша уверенность в том, что это невозможно.

Вы попытались? И согласны, что непротиворечивое выполнение утверждений i и ii невозможно? То есть вы убедились: если такое происходит, значит, это магия. Однако вот какое дело: когда физики проводили эксперимент с запутанными частицами, утверждения i и ii всегда выполнялись.

Вороны и суеверия

В реальном эксперименте вместо трех воронов, доставляющих стеклянные шарики в три далекие башни, были три запутанных фотона, прилетающие в далекие детекторы[100]. На самом деле детекторы стояли всего лишь в метре или около того друг от друга, но измерения каждого из них можно было регистрировать настолько быстро, что свет не успевал за это время преодолеть расстояние между детекторами. Поскольку ничто не может перемещаться быстрее света, результаты одного детектора никак не могли быть переданы другим до получения ими собственных результатов. Каждый детектор не выбирал одну из двух рук ночной прачки, а измерял поляризацию света либо в горизонтальном, либо в вертикальном направлении. Каждый детектор был запрограммирован выбирать направление поляризации случайным образом перед самым прилетом фотона, так что два других детектора не могли знать, какое направление он выбрал. Двум возможным исходам соответствовало совпадение или несовпадение поляризации фотона с выбранной. Измерения показали, что утверждения i и ii всегда истинны, если фотоны описываются определенной запутанной волновой функцией, которую называют GHZ-состоянием (буква Z обозначает здесь того самого Цайлингера, который в тот судьбоносный вечер пригласил меня во дворец). Из этого эксперимента следует именно тот результат, который так не нравился Эйнштейну. Исход измерения не может быть определен заранее: до измерения состояния квантовой монеты она не лежит ни орлом, ни решкой. Если бы исход можно было предопределить, мы вернулись бы к вышеупомянутым восьми тайным правилам (которые, как мы уже договорились, не работают). В квантовой механике эти тайные правила называются локальными скрытыми параметрами; этот эксперимент показывает, что они несовместимы с нашей Вселенной. Вероятности в квантовой механике не просто отражают недостаток наших личных знаний: они должны быть чем-то более фундаментальным.

Соблазнительно было бы подумать, что этот эксперимент можно использовать для передачи информации со скоростью, превышающей скорость воронов, но это не так: у вас по-прежнему остается только стоящая перед вами прачка, которая показывает, есть ли шарик в той руке, которую вы выбрали. В реальном эксперименте оказывается, что вы бываете правы ровно в половине случаев, какую бы руку вы ни выбирали. Только вернувшись к друзьям, вы узнаёте, что между вашими результатами существовала магическая корреляция.

Точная классическая аналогия квантового запутывания невозможна. Но если мы обратимся к невозможному, в этой сфере есть некое сходное явление, которое кажется нам понятным, хотя и совершенно нереальным, – сглаз. Предположим, вы ждете результатов собеседования с работодателем, и некто спрашивает у вас, как оно прошло. Вам кажется, что оно прошло превосходно, но не возникает ли у вас сильного желания не проявлять чрезмерного оптимизма, чтобы не сглазить и действительно получить эту работу? Никакого причинно-следственного механизма, посредством которого ваш ответ мог бы повлиять на ситуацию, не существует, но время от времени все мы поддаемся соблазну такого магического мышления. Если попытаться сформулировать, какую форму принимает у меня страх сглаза, наверное, можно сказать, что я ощущаю себя живущим одновременно в двух возможных мирах. Если я скажу вслух, что, как мне кажется, получил работу, тем самым я решу свою судьбу и заключу себя в мире, в котором я работы не получил, хотя решение о ней принимается вдали от меня, в моем прошлом или будущем. Таким же образом можно считать, что измерение частицы решает судьбу ее партнера по запутанности, даже если этот партнер находится далеко от нее, а измерение было произведено в прошлом; результаты обеих частиц должны быть непротиворечивыми, даже если до измерения их судьбы не были определены.

Хотя магию нельзя использовать, чтобы обмениваться информацией быстрее, чем летают вороны, она далеко не бесполезна. Если бы мир был классическим, прачки могли бы быть правы лишь в половине случаев. Но благодаря запутанным квантовым частицам они могут быть правы всегда. Это обстоятельство уже используется на практике, в так называемой квантовой криптографии. Основная ее идея состоит в том, что, если по дороге ворон будет перехвачен, а стеклянный шарик осмотрен, исход окажется измерен до прибытия шарика. Запутанность с другими шариками будет утрачена, и утверждения i и ii уже не смогут оставаться истинными. Заметив в полученном шарике отсутствие запутанности, вы понимаете, что вас подслушивают, и прекращаете обмен информацией. Первый банковский перевод с использованием квантовой криптографии на основе запутанных фотонов был осуществлен в 2004 году; в 2017-м запутанные фотоны начали успешно использоваться в дальней спутниковой связи[101]. Я впервые узнал о квантовой запутанности из вдохновляющей книги Брайана Грина «Ткань космоса» (The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality, 2004)[102]. Меня глубоко потрясло его описание экспериментов с запутанностью: я чувствовал, что от них так и веет магией. В 2004 году, когда Грин писал свою книгу, последние эксперименты касались запутывания пар частиц. Но не успел я оправиться от этого потрясения, как меня ожидало новое: несколько лет назад стало ясно, что существуют состояния материи, в которых все квазичастицы запутаны со всеми остальными. Эти состояния пронизаны запутанностью, даже определяются ею. Запутанность способна сохраняться за термодинамическим пределом! И это вполне логично, ибо можно сказать, что запутанность – самое эмерджентное свойство из всех, так как эту сумму буквально невозможно разделить на слагаемые!

Если вам хочется подержать в руках кусок запутанной материи, это вполне возможно. Более того, это регулярно происходит: вся материя подчиняется квантовой механике, и вся она до некоторой степени запутана. Но в этом утверждении есть небольшой обман: магия квантовой механики в том и состоит, что мы не видим самых фантастических ее эффектов в повседневном мире. А волшебники – люди прагматичные: ладно, теоретически