Первый эксперимент, который корректно доказывает нарушение неравенства Белла


    Ведущий автор научной работы Бас Хенсен (Bas Hensen) и профессор Рональд Хансон (Ronald Hanson) настраивают установку для эксперимента Белла в точке А, откуда эмитируются электроны

    В 1935 году Альберт Эйнштейн поставил под сомнение принцип квантовой теории о том, что наблюдение одной частицы мгновенно влияет на состояние связанной с ней частицы, где бы она ни находилась. Это означает, что информация от частицы к частице передаётся быстрее скорости света, что Эйнштейн считал невозможным и несовместимым с теорией относительности.

    Физики с 70-х гг пытались проверить данное свойство частиц. Для этого были сформулированы так называемые неравенства Белла и условия эксперимента Белла. Но учёным никак не удавалось избавиться от проблем экспериментальной установки или «лазеек» (loopholes), которые не позволяли назвать эксперимент чистым и корректным, действительно опровергающим теорию относительности и демонстрирующим передачу информации быстрее скорости света. Эти лазейки позволяли объяснить передачу информации якобы быстрее скорости света другими локальными факторами.

    Только сейчас исследователям из технологического университета Делфта (Нидерланды) удалось впервые в истории провести корректный эксперимент Белла, избавленный от обеих известных проблем экспериментальной установки: лазейки местоположения (locality loophole) и лазейки обнаружения (detection loophole).

    Экспериментаторы из технологического университета Делфта проверили состояние частиц на расстоянии 1,3 км (на территории кампуса) и зарегистрировали совпадение ~96%. Это больше, чем предсказано теоремой Белла.

    Результаты и техника эксперимента опубликованы в статье "Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres", журнал Nature, дата публикации 21 октября 2015 года (pdf).

    На иллюстрации: слева точка А с одним из двух алмазов, другой алмаз находится на противоположном конце кампуса справа. Между ними — точка С, где располагается сплитер (разделитель) луча.



    Теорема Белла показывает, что вне зависимости от реального наличия в квантово-механической теории неких скрытых параметров, влияющих на любую физическую характеристику квантовой частицы, можно провести серийный эксперимент, статистические результаты которого подтвердят либо опровергнут наличие таких скрытых параметров в квантово-механической теории. Условно говоря, в одном случае статистическое соотношение составит не более 2:3, а в другом — не менее 3:4.

    Условия эксперимента Белла объясняются на видео на примере пары «связанных» любовными узами посетителей ресторана, которые должны заказать разное вино в бокале и бутылке. Они могут заранее договориться о стратегии, но не могут обмениваться информацией во время «игры».



    Главным достижением группы экспериментаторов в последнем эксперименте является продвинутая техника, которая позволила избавиться от лазеек местоположения и обнаружения. Для этого они использовали два алмазных детектора (в точках А и С на схеме вверху) и разделитель сигнала посередине между ними. Спины электронов измерялись с помощью микроволновых и лазерных импульсов в детекторах на противоположных сторонах кампуса. Архитектура установки с разделением луча и детектированием спина связанных электронов спроектирована таким образом, что связанные электроны не могли обмениваться информацией с помощью никакой из известных лазеек во время измерения.



    Эксперимент доказал нарушение концепции локального реализма, который сочетает принцип локальности с «реалистичным» предположением, что все объекты обладают «объективно существующими» значениями своих параметров и характеристик для любых возможных измерений, могущих быть произведенными над этими объектами, перед тем как эти измерения производятся.

    В реальности же подтвердился принцип квантовой механики, что у электронов нет характеристик до тех пор, пока их не наблюдают с помощью детектора. До этого момента частицы существуют в нескольких состояниях одновременно.

    Правда, некоторые независимые эксперты говорят, что есть ещё третья лазейка, от которой во время эксперимента не избавились. Дело в том, что случайное разделение электронов с разными спинами может быть не совсем случайным, а происходить с некоей скрытой закономерностью. Так что о нарушении теории относительности и неправоте Эйнштейна пока рано говорить с полной уверенностью.

    В следующем году в Массачусетском технологическом институте пройдёт более продвинутый эксперимент, в котором детекторы будут проверять характеристики фотонов с разных частей Галактики — там уже наверняка не будет действовать никакая из трёх лазеек.
    Поделиться публикацией
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 100
    • +4
      Боже, бред какой. Каким же это образом опровергает теорию относительности?
      • +3
        «Все существует, пока в это верят» (кто-то сказал или я сам придумал)
      • +9
        Заголовок статьи
        "… эксперимент, который… опровергает теорию относительности"

        Текст статьи
        «Так что о нарушении теории относительности и неправоте Эйнштейна пока рано говорить с полной уверенностью.»


        Я уж думал прозошло величайшее событие 21 века, и кто-то опроверг теорию относительности, ну зачем вот такие заголовки :(
        Каждый раз, когда кто-то пишет подобные заголовки, где-то плачет один маленький Шредингер
        • +23
          Ну так какие проблемы? Эксперимент опровергает и не опровергает. Всё по Шредингеру.
          • +2
            Соответственно, сам Шредингер приобретает и не приобретает спин.
          • +15
            Тут дело даже не в том, что опыт не считается окончательным, а в том, что даже полное подтверждение нарушения неравенств Белла не опровергает теорию относительности. Квантовая нелокальность не может использоваться для передачи материи или информации быстрее света, а именно это запрещено в ТО.
            • 0
              С помощью слабых измерений таки может. Информации, не материи. Материальные носители (фотоны ил что там) все-таки нужно доставлять заранее классическим способом.
              • +2
                Вы явно не понимаете, что такое «слабое измерение».
                • 0
                  Ну покурите хотя бы википедию для начала. Статью про квантовую запутанность.
                • +5
                  вот смотрите:
                  у вас есть два кубика: кидая один, вы можете получить такое же изображение на другом на любом расстоянии(но вы не увидеть «изменения изображения», увидеть что что-то поменялось можно только вручную измерив в конкретный момент времени)). что в нем выпадет вы вообще никак не контролируете. как этим передать информацию?
                  • –1
                    Бросок, что бы там ни выпало — это сигнал. А дальше Морзе уже всё придумал.
                    • +4
                      Какой сигнал? Вы меряете одну частицу в месте А а другую в месте Б. Результаты измерений относятся друг к другу известно как (например поляризация ортогональная), но это никак не позволит получить информацию потому что что в месте А что в месте Б все измерения — случайны.
                      • –1
                        А два одинаковых кубика, которые бросают на одинаковый стол с одинаковой скоростью и закручиванием?
                        • +9
                          Не понял вас, какие два одинаковых кубика? У вас есть условно два фотона, вы меряете поляризацию (и в вашем эксперименте она ортогональна). После замера вы получаете случайное значение но знаете что другой фотон имеет ортогональное значение поляризации. Информации из этого извлечь вы не можете. По крайней мере согласно современной физике.
                        • –4
                          Просто — сигнал. Один бит.

                          Изменяем состояние в точке А — изменяется состояние в точке Б. Да? Или нет?

                          Если в точке Б обнаружили изменение состояния по сравнению с предыдущим состоянием — значит, получен сигнал. Один бит.

                          Если можно передавать биты — всё, этого достаточно для передачи любой информации.
                          • +2
                            Изменяем состояние в точке А — изменяется состояние в точке Б. Да? Или нет?
                            Вы не можете поменять состояние частицы в одной точке, чтобы квантовая запутанность сохранилась, она действует до момента регистрации частицы (или воздействия на неё, в данном случае). Физика — точная наука, тут нельзя «подогнать» закон под свои желания.
                      • +1
                        Ну пусть будет два кубика. Или для простоты лучше монетки, где только два состояния (орёл-решка).
                        Смотрите, система у нас как-то синхронизирована. Ну допустим, посредине между приемником и передатчиком есть тактовый генератор, который шлёт одинаковый сигнал в обе стороны с одинаковой задержкой. При этом условия такие, что всякие релятивистскими эффектами можно пренебречь (поблизости нет черных дыр и прочих неисправимо-сильных гравитационных полей, приемник и передатчик почти не движутся друг относительно друга и т.д.).
                        Дальше мы кидаем передающую монетку скажем до 10 тактов подряд, пока слабое измерение не покажет, что она готова упасть на нужную нам сторону (орёл/решка). Если слабое измерение показывает, что монетка валится не туда, мы отменяем это измерение и запускаем по новой.
                        С шансом лучше 1/1000 за 10 циклов мы сможем выставить нужное состояние.
                        На 11-ом такте приёмник производит уже полноценное измерение и записывает результат.
                        Дальше в дело вступают обычные алгоритмы коррекции ошибок.
                        • –1
                          А принимающая сторона должна ждать вечность, пока вам нужное значение выпадет?
                          С шансом лучше 1/1000 за 10 циклов мы сможем выставить нужное состояние.
                          А кто вам сказал, что вы такие показатели сможете когда-нибудь получить?
                          На 11-ом такте приёмник производит уже полноценное измерение и записывает результат.
                          А если нужное значение мы раньше получим, что делать? А как себя частица на том конце будет везти? Кто сказал, что квантовая запутанность будет аж после десяти проверок на другом конце сохраняться?

                          Многие пытались вечный двигатель изготовить, да какой-то пары % всегда не хватает. Физику пытались обмануть куча людей, как-то никто не преуспел в этом деле.
                          • +1
                            Многие пытались вечный двигатель изготовить, да какой-то пары % всегда не хватает. Физику пытались обмануть куча людей, как-то никто не преуспел в этом деле.
                            Вы так говорите, как будто цель физики — не давать людям ничего интересного делать, хотя все несколько наоборот. Какое-то время назад полеты аппаратов тяжелее воздуха тоже считались противоречащими законам физики, но они противоречили лишь ограниченному человеческому знанию этих законов в то время.
                            • 0
                              Вы так говорите, как будто цель физики — не давать людям ничего интересного делать, хотя все несколько наоборот.
                              Я видимо слишком грубо выразился, конечно цель физики — шагнуть за наши современные возможности ). Просто пока утверждать, что на основе этого опыта можно сделать систему связи — преждевременно.

                              У них вероятности насколько я понял, не позволяют что-либо передавать, может тут фундаментальное ограничение закопано.
                            • +1
                              А кто вам сказал, что вы такие показатели сможете когда-нибудь получить?

                              Банальный теорвер. Если шанс выпадения решки 1/2 и мы бросаем 10 монет, то шанс получить хотя бы одну решку 1/1024.

                              А если нужное значение мы раньше получим, что делать?

                              Ничего не делать. В смысле, не трогать передающую монету и ждать 11-го такта.

                              А как себя частица на том конце будет везти? Кто сказал, что квантовая запутанность будет аж после десяти проверок на другом конце сохраняться?

                              Физики сказали. Обратимые слабые измерения эффект называется.

                              • +1
                                Шанс получить хотябы одну решку 1023/1024
                                • 0
                                  Да-да, всё верно. 1/1024 — это шанс НЕ получить ни одной решки.
                                • +1
                                  А что если после измерения «делать паузу», если это именно то, что мы хотим передать? То есть нужна синхронизация: достаточно точные часы и какое-то начальное состояние, скорее всего это просто начало передачи. Не уверен, что можно так про квантовую механику, но покажу на примере сигнального костра.

                                  Разжигаем костер, и побольше дыма. Перекрываем дым строго регулярно, допустим минуту перекрываем, десять секунд открываем заслонку. Фактор неопределенности пусть будет ветер. Если нам надо передать 1, то ветер дует на север, 0 — на юг. Если мы выпустили дым и на необходимой высоте (которая видна адресату) он стал дуть в нужную сторону, то пропускаем следующий такт, если ветер дует в неправильную сторону, то снова повторяем посылку сигнала и следим за результатом. То же самое с монетой можно сделать, просто сложнее изобразить удаленного наблюдателя. Извиняюсь, если неправильно понял случайность измеренного результата в описанном эксперименте.
                                  • +1
                                    В вашем примере присутствует состояние («дыма нет»), которое вы можете устанавливать по своей воле, принудительно. С электронами это невозможно (если не учитывать слабые измерения, с которыми свои заморочки). Всё, что может сделать принимающая сторона, — это провести измерение и получить либо спин вверх, либо спин вниз, и одновременно с этим разрушенную запутанность. Но они не могут сказать, кто именно её разрушил: они своим измерением (пока вы «пропускали такт»), или это вы успели до них измерить спин своего электрона.
                          • 0
                            Одно без другого не бывает. Чтобы передать информацию, надо передать что-то материальное, и наоборот.
                            • 0
                              Всё так. Но это самое «что-нибудь материальное» мы можем отправить заранее, не нарушая ОТО.
                              Условно говоря, производим пару запутанных частиц, одну отправляем на Марс по классическому каналу связи, вторую замораживаем у себя. А манипуляции со слабыми измерениями начинаем непосредственно перед подлётом первой частицы к Марсу.
                          • 0
                            Но разве не должен существовать обмен информацией между частицами?
                            • +13
                              Скажем так, существование этого обмена пока под вопросом. Представьте себе такой пример (никоим образом не являющийся полноценной аналогией квантовым явлениям, но иллюстрируюший суть взаимосвязи). У вас есть два шарика, чёрный и белый. Вы закрываете глаза и наугад пихаете эти два шарика в разные коробки. Теперь разносите эти коробки на эн световых лет, открываете одну коробку и видите в ней белый шарик. И мгновенно вам становится известно, что владелец второй коробки обнаружит в ней чёрный шарик. При этом никакого обмена данными между шариками, естественно, нет. Поэтому вы не можете воспользоваться этим мгновенным получением знания об удалённом объекте для передачи информации.

                              Разумеется, с электронами ситуация сложнее (вышеприведённый эксперимент как раз и доказывает, что они, в отличие от шариков, заранее определённого состояния не имеют), но в целом суть та же: может оказаться так, что их состояния скореллированы без какого-либо обмена информацией. Но пока что физическая сущность этой корреляции неизвестна.
                              • –1
                                Фишка как раз в том, что то или иное состояние принимается именно во процессе измерения. До измерения частицы находятся в суперпозиции. Слабые измерения позволяют наблюдать за динамикой изменения состояния частицы. И, на сколько я понимаю, в случае неудовлетворительного состояния, можно вернуть частице исходное состояние суперпозиции и попытаться ещё раз, не разрушая при этом квантовую запутанность.
                                • +1
                                  Фишка как раз в том, что то или иное состояние принимается именно во процессе измерения. До измерения частицы находятся в суперпозиции.
                                  Именно так, но из этого не следует обмен информацией. Не претендую на истинность или точное соответствие общепринятой научной точке зрения (если таковая существует), но моё представление таково: каждая из частиц запутанной пары даст при измерении заранее неизвестный, непредсказуемый результат. Но при этом эта их непредсказуемость взаимно скоррелирована, как если бы они «колебались в противофазе».

                                  Скажем, если мы подбросим монетку, то мы заранее не можем сказать, что выпадет ни на верхней стороне, ни на нижней. Оба результата для нас изначально стохастичны. Однако как только момент падения зафиксирован и на лицевой стороне оказывается орёл, то на обратной стороне неизбежно окажется решка — причём она там окажется сразу, не дожидаясь пока некий сигнал добирался бы до неё с лицевой стороны сквозь толщу металла.

                                  Слабые измерения позволяют наблюдать за динамикой изменения состояния частицы. И, на сколько я понимаю, в случае неудовлетворительного состояния, можно вернуть частице исходное состояние суперпозиции и попытаться ещё раз, не разрушая при этом квантовую запутанность.
                                  К сожалению, про слабые измерения ничего сказать не могу. Самого интересует этот вопрос. Я встречал утверждения, что даже по такой схеме передать информацию быстрее света не получится, но какого-либо внятного объяснения, соответствующего моему уровню подготовки, найти пока не смог.
                                  • +1
                                    В вашем примере с монеткой как раз происходит взаимодействие между частицами, из которых эта монетка состоит. Любой пример из макромира будет неверным.
                                    • 0
                                      А если это большая монетка, толщиной около 1,3 километра? Мы смотрим только нижнюю часть, а что на верхней остается только догадываться. И появляется уже какая-то задержка по времени.
                                      • 0
                                        Не совсем так, монетка все же взаимодействует. Вот если бы было две монетки в разных концах планеты (для чистоты эксперимента, но можно и в одной комнате) и вы их подбрасываете, одна падает аверсом, другая через секунду падает но вы уже знаете — упадет она реверсом.
                                    • +2
                                      Слабые измерения включают в себя процедуру «отката» этого измерения, которая требует доступа ко всей квантовой системе, т. е. к обоим электронам пары.

                                      А внятное объяснение состоит в том, что специальная теория относительности — это основополагающая часть квантовой теории поля, поэтому любые квантовые процессы не могут нарушать СТО.
                                      • +5
                                        На самом деле для отката не нужен доступ к обоим электронам, все еще хуже. Для отката нужен доступ к измерительной установке. Если вы считали данные со своего прибора, то вы тоже становитесь ее частью и запутанность очень быстро расползается по большому куску вселенной со скоростью света. Чтобы откатить такое измерение придется провести очень сложное квантовое вычисление над всем этим куском и даже если это каким-то чудом получится сделать, то это автоматически будет подразумевать, что память об исходе этого измерения будет потеряна.
                                  • 0
                                    А если одна из частиц распадется или аннигилирует? В том плане, что мы не можем быть до конца уверены, что владелец второй коробки увидит там черный шарик.
                                  • 0
                                    Не физик, но где-то читал, что грубо это можно представить себе, как если бы две частицы имели общую волновую функцию. Когда мы измеряем одну из частиц, то происходит коллапс волновой функции. Но раз она одна на 2 частицы, то это влияет и на второю. Но никакой «передачи» информации между частицами не происходит, т.к. волновая функция одна и та же и самой себе передавать информацию не нужно.
                                    • –1
                                      Две частицы, образованные в каком-либо процессе, подчиняются законам сохранения энергии, заряда и т.п. — и поэтому «связаны». Если одна частица унесла 2/3 энергии взаимодействия — то другая должна нести оставшуюся 1/3 по определению.
                                      А весь сыр-бор заключается в том, что на основе прошлых опытов по логике выходило, что до момента регистрации частиц — они должны находиться в состоянии неопределённости(суперпозиции), и «узнавать» своё состояние в момент, когда их зарегистрировали.
                                      • +1
                                        Да, именно так. Я отвечал на вопрос о том, что
                                        Но разве не должен существовать обмен информацией между частицами?
                                        До момента измерения частицы находятся в суперпозиции и не «знают» своего состояния. В момент измерения одной частицы у нее появляется некое состояние. Одновременно появляется и состояние у другой частицы. Но никакого «обмена информацией» между первой и второй частицей при этом не происходит.

                                        Вот здесь мне не очень понятно. Поясните, пожалуйста:
                                        Если одна частица унесла 2/3 энергии взаимодействия — то другая должна нести оставшуюся 1/3 по определению.
                                        Как я понимаю, частица-то как раз и не унесла 2/3 энергии. Она унесла 2/3 или 1/3. А сколько она унесла, определится только в момент измерения, причем в этот же момент соответственно определится и то, сколько унесла вторая частица. Мы можем только сказать, что в сумме они унесли 1.
                                      • +2
                                        Так как волновая фукция описывает, как ни удивительно, волну, и эта волна совсем не гармоническая, а, скорее, волновой пакет из кучи гармоник, то можно воспользоваться понятиями «фазовая скорость» и «групповая скорость». Фазовая скорость — это скорость каждой отдельной гармоники в волновом пакете, а групповая скорость — это скорость движения всего пакета, как целого. Примерно как в пелотоне велосипедистов — пелотон движется с некоей средней скоростью, но у каждого велосипедиста есть своя индивидуальная скорость, которая может быть выше или ниже групповой. Хуже того, она может быть даже противоположной.

                                        Так вот, релятивистское ограничение наложено лишь на групповую скорость — это, собственно, и есть скорость распространения частицы. Но на фазовые скорости гармоник такого ограничения нет, потому что сама по себе единичная истинно гармоническая волна бесконечна, вечна и неизменна, и посему никакой информации нести не может — её нужно для этого промодулировать, т.е. сделать негармонической. Так что, фазы гармоник волновой функции могут распространяться с любой скоростью в любом направлении. Но как раз от соотношения этих фаз (т.е. от интерференции) зависит эволюция волновой функции и, в конечном итоге, результаты измерений.

                                        Disclaimer: я тоже не настоящий сварщик.
                                • +3
                                  Кто бы объяснил, почему ученые считают информацию одним из свойств объекта, таким-же как скорость, масса, энергия. И непременно нужно решить, куда девается информация, когда объект попадает в черную дыру, или как может информация передаваться быстрее скорости света между спутанными фотонами…

                                  Но ведь информация — это еще более вымышленная величина, чем скорость, масса, ускорение и так далее. Все остальные величины можно связать между собой формулами, каждая из величин — это производная других величин.

                                  А информация — она другая: например я знаю «что-то» и рассказываю другому человеку — теперь и он и я это знаем, если знание — это информация — то мы только что размножили информацию. С другими величинами объекта так не получится…
                                  • +1
                                    Энергия, импульс и прочие вещи — это просто разновидности информации. В современном сознании почему-то укрепилась своеобразная теория теплорода, но по-новому. Теперь неведомая сущность — это не тепло, а та же энергия, импульс и прочие инварианты.

                                    На самом деле, энергия — это просто некое число, которое можно приписать системе и оно не меняется. А число — это просто кусок информации.
                                    • 0
                                      ну покамест есть формулы, связывающие между собой расстояние, время, скорость, массу, импульс, ускорение, энергию. Тоесть значение любой из этих величин можно получить при помощи формул с другими величинами, они взаимосвязаны.

                                      И как сюда вплетается информация?
                                      <юмор>
                                      Какие есть единицы информации в метрической системе, в дюймовой и где эталлон информации в палате мер и весов наконец?
                                      </юмор>
                                      • 0
                                        Я не понял вашу первую фразу, но вообще, любая величина, которая характеризует физическую систему — это информация о ней. В чем проблема-то собственно?
                                        • +1
                                          Тогда какую именно «информацию» имеют в виду, говоря про пропадание информации в чёрной дыре?
                                          • +3
                                            Имеют в виду нарушение унитарности эволюции. Классическим аналогом этого будет запрет двум разным состояниям эволюционировать в одинаковое, что эквивалентно требованию потенциальной обратимости процесса.
                                            • +1
                                              Как уже ответил DrSmile, все дело в обратимости. Если в какой-то момент информация была уничтожена, то в динамические переменные, которые описывали систему, подмешивается шум. После чего исчезает возможность вычислить прошлое состояние по текущему.
                                              • 0
                                                Но разве квантовые эффекты не обладают тем же свойством? Вы не можете вычислисть когда атом урана получился из плутония.
                                                • 0
                                                  Можем. Амплитуда вероятности атома урана непрерывно растет, тогда как атома плутония — падает.

                                                  То, про что вы говорите — это приколы копенгагенской интерпретации, у которой есть «измерение» с «коллапсом» волновой функции. В момент «коллапса», собственно, и происходит нефизичная потеря информации.
                                              • 0
                                                Вот отличный и доступный цикл лекций, прямо с ходу начинающийся с понятий «физическое состояние» и какие переходы разрешены.

                                                https://www.youtube.com/watch?v=ApUFtLCrU90&list=EC47F408D36D4CF129
                                            • 0
                                              Вообще информация вплетается в физику через энтропию и первое начало термодинамики. К сожалению, подробно расписать не могу, так как очень давно не занимался физикой, но сам факт еще помню.
                                          • 0
                                            А информация — она другая: например я знаю «что-то» и рассказываю другому человеку — теперь и он и я это знаем, если знание — это информация — то мы только что размножили информацию.
                                            Но это та же самая информация, из имеющейся информации нельзя произвести никакой новой. Вы её может и размножили, но никакой новой информации не произвели.
                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                            • 0
                                              Проблема с созданием квантовой линии передачи данных состоит в том, что после первого же замера квантовая запутанность исчезает. Остаются две никак не связанные между собой частицы. Если бы можно было запутать две частицы и постоянно через их связь что-то передавать и считывать, проблемы не было бы. Пока не появится способ делать замеры без разрушения связи, квантовый Интернет можно не ждать.
                                              • 0
                                                Но один бит передать всё же можно?
                                              • 0
                                                А можете, если не сложно, объяснить мне тогда, пожалуйста, смысл вот этого эксперимента.
                                                http://polit.ru/article/2014/08/29/ps_quantumcat/
                                                Я думал, что они изменяли состояние одного из пары запутаных фотонов и считывали состояние другого, получив таким образом изображение «кота». Выходит, я неправильно понял?
                                                • +1
                                                  Если немного упростить, то тут происходит примерно то же самое, что и в радио.

                                                  image

                                                  Нелинейный преобразователь NL1 делает из коротковолнового пучка длинноволновый, который потом модулируется котом и демодулируется на кристалле NL2. Потом происходит немного оптической магии и демодулированное изорбражение появляется на матрице камеры.
                                                  • 0
                                                    Если бы это был тот же пучок, который прошёл через кота, то ничего необычного бы в этом не было. Но вот тут в источнике (Nature) http://www.nature.com/nature/journal/v512/n7515/full/nature13586.html есть такая фраза: «The photons that pass through the imaged object (idler photons from NL1) are never detected, while we obtain images exclusively with the signal photons (from NL1 and NL2), which do not interact with the object». То есть они получают изображение не с того пучка (d), который проходит через объект (O), а с тех, которые с ним не взаимодействовали (например g), и в этом и состоит «новаторство». Этот момент меня и заинтересовал. Или я всё равно чего-то не понимаю?
                                                    • +1
                                                      Idler (пучок, прошедший через кота), действительно никогда не попадает на камеру. Так же, как электромагнитное излучение, попавшее на антенну WiFi приемника никогда не попадает на АЦП, который выясняет, что же пришло. Здесь вы все поняли корректно. Но этот пучок смешивается с пучком b на нелинейном кристалле, а фотоны этого пучка как раз-то и попадают на матрицу. В этом смысле, NL2 выполняет функцию демодулятора. Если выбросить пучок d сразу после O, то никаким образом информацию восстановить не получится.
                                                      • 0
                                                        Ага, теперь всё ясно. Спасибо большое.
                                              • +2
                                                Квантовая «телепортация» не позволяют передавать информацию быстрее скорости света в принципе. Так что никакого «квантового Интернета» как минимум до квантовой гравитации.
                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                • +1
                                                  >потом изменения на одно хопе — дают автоматические изменение на другом и как следствие поток битовой информации
                                                  Опять же, это не передача информации. Изменение не контролируемое, оно не несет нужную информацию.
                                                  Упрощенно это будет синхронизированный генератор случайных чисел, а для информации нужен будет обычный канал.
                                                • +3
                                                  Меня вот что удивляет. Каким образом такие чудовищно безграмотные статьи вообще появляются? Почему у них растет рейтинг? Автор, вот честно, ну совсем-совсем не стыдно?
                                                  • +2
                                                    Ну вот я, к примеру. Статья и большей частью комментарии отправили меня по интернетам почитать про неравенство Белла, квантовую запутанность и т.п. Я много чего интересного узнал, таким образом, я думаю, статья работает спусковым крючком к обсуждению и разжиганию интереса для тех кто далек от физики
                                                  • 0
                                                    Физики, объясните мне пожалуйста.

                                                    Классический эксперимент Белла — это когда два приёмника находятся на одном уровне на Земле и эффектами гравитации можно пренебречь. Отсюда получаем некоторую «одновременность» событий. Но даже в метрике Минковского понятие одновременности не имеет смысла.

                                                    Что будет, если приёмник А поставить на гору, а Б — в шахту? Тогда из-за разного гравитационного градиента в А и в Б в этих местах будет слегка разный ход времени, что можно замерить с помощью атомных часов. Проводя такой же эксперимент, возможно, мы можем узнать что-то реально новое о связи гравитации и квантовых явлений. Подобные эксперименты уже проводились?
                                                    • +1
                                                      Классический эксперимент Белла — это когда два приёмника находятся на одном уровне на Земле и эффектами гравитации можно пренебречь. Отсюда получаем некоторую «одновременность» событий.
                                                      В экспериментах всегда стараются уйти от всех внешних воздействий, даже если их влияние на эксперимент не доказано.

                                                      Эффект уж очень маленький получается. Вот график влияния различных факторов на время (гравитация — зелёная линия, шаг по вертикали — 1-10 от скорости хода времени, шаг по горизонтали — 10 000 километров от поверхности).

                                                      image
                                                      • 0
                                                        Хорошо, будем накапливать статистику 1 год. Ровно год будем ежесекундно повторять эксперимент Белла, чтобы получив хоть какой-нибудь приемлемый уровень достоверности.

                                                        Вопрос чисто физический: что именно мы должны увидеть? Каким образом реализуется мгновенность декогеренции, когда мы не можем говорить об одновременности в разных системах отсчёта? Вопрос то в этом, а не в сверхсветовой передаче. С точки зрения ТО сама фраза о мгновенном коллапсе/декогеренции в других интерпретациях бессмыслененна.
                                                        • 0
                                                          Вопрос чисто физический: что именно мы должны увидеть?
                                                          Если считать, что во время регистрации частиц, они действительно обмениваются информацией (в чём я лично не уверен), то намотав пару км кабеля на горе, и отправив в регистратор — а на другом конце намотать пару км кабеля в шахте, то частица на горе будет на мгновения «старше» частицы в шахте.

                                                          На причинно-следственные связи это влиять не должно, и на законы сохранения тоже. Ну а там — черт его знает, такого эффекта от эксперимента с двумя щелями тоже вроде никто не предполагал.
                                                    • 0
                                                      Давно мучил вопрос, может кто знает здесь: сейчас в подобных экспериментах все пытаются измерить вторую частицу как можно быстрее после первой чтобы исключить возможность передачи информации между ними на досветовой скорости. А проводились ли обратные эксперименты, т.е. измеряем частицу А сейчас, а запутанную с ней частицу Б через некоторое время, сохранится ли в этом случае предсказанный результат измерения над Б? Можно ли померить Б через час, через год и так далее и получить предсказанный на основе измерения А результат?
                                                      • 0
                                                        Можно, когда частицу А измерили, у частица Б не может оказаться в каком-либо другом состоянии, от расчётного (если на неё не было воздействия). Потому что законы сохранения продолжают действовать и в квантовом мире — частица А унесла часть энергии, импульса, заряда и т.п., а оставшаяся часть должна достаться частице Б.
                                                        • +4
                                                          Проблема в том, что запутанность «выживает» очень короткое время — обычно происходит декогеренция под воздействием разных факторов. То есть, хотя теоретически частицы должны быть запутаны хоть год, в реальности эта запутанность разрушается. В качестве аналогии — если две частицы унесли равный импульс, то абстрактно он должен сохраниться за ними в любой момент. В реальности они сталкиваются с другими частицами, на них светит свет, и все это меняет их импульс. Так что в итоге довольно скоро уже никакой корелляции не останется.
                                                          • 0
                                                            Согласен, частица со временем обязательно с чем-нибудь столкнётся, даже просто получить глубокий вакуум — сложно, и частица даже около абсолютного нуля обладает каким-нибудь тепловым движением. А значит взаимодействие с чем-нибудь — лишь дело времени.
                                                            • +1
                                                              А источники декогеренции для запутанных частиц еще более фундаментальны — просто тепловое движение самой частицы, ЭМ излучение, и даже гравитация (возможно, некоторые говорят).
                                                            • +1
                                                              Интересно какой максимальный интервал достигнутый в экспериментах? Просто если на практике измеряют почти одновременно то напрашивается следующая интерпретация: частицы находясь в суперпозиции просто очень быстро меняют свое состояние, а запутанные частицы делают это синхронно. При такой интерпретации неравенства Белла точно также нарушаются, но не нужно вводить нелокальность или передачу информации быстрее скорости света. Для наглядности можно привести такое сравнение: два баскетболиста синхронно ударяют о пол мячи, если снимать из на две кинокамеры и затем взять случайный кадр с пленки, то расстояние мяча от пола будет истинно случайно, никаких скрытых параметров и т.п., но если взять один и тот же кадр на двух пленках, то расстояние мяча от пола будет совпадать, как и в запутанных частицах, если второе измерение происходит практически одновременно с первым то получаемый результат будет синхронным (с учетом релятивистского замедления времени реальный промежуток между измерениями может вообще отсутствовать для самих частиц).
                                                              • +1
                                                                Ну, в данном эксперименте речь идет о микросекундах, что довольно много по меркам квантовых экспериментов. Другое дело, что наличие запутанности это не обязательно нарушение неравенств Белла. То есть, может быть, что запутанность еще есть, а нарушения — уже нет. Поэтому характерную временную шкалу тут сложно определить… Но мне кажется, даже несколько сотен наносекунд должно быть достаточно, чтобы различить две интерпретации, учитывая разрешающую способность эксперимента до единиц наносекунд.
                                                                • +1
                                                                  напрашивается следующая интерпретация: частицы находясь в суперпозиции просто очень быстро меняют свое состояние, а запутанные частицы делают это синхронно.
                                                                  Дело в том, что именно эту интерпретацию и опровергает нарушение неравенств Белла. Гипотеза внутренних состояний была одним из самых популярных предположений: что, дескать, на самом деле частица имеет точно определённое значение физических параметров (возможно, меняющееся во времени), просто мы не можем заглянуть к ней внутрь («Бог не играет в кости» © А. Эйнштейн). Так вот, Белл и вывел свои неравенства для проверки этой гипотезы. Пока все опыты дают нарушение неравенств, что говорит о том, что до проведения измерения никакого определённого внутреннего состояния у частиц нет, пусть даже и быстро меняющегося.

                                                                  Так что запутанность — это да, какая-то синхронность, но куда более хитрая, чем простое совпадение колебаний.
                                                            • 0
                                                              Уже который раз читаю статьи про эту запутанность, смотрел ролики с белыми и черными перчатками, шариками, но так и не смог понять что необычного в том что если в одной коробке черная перчатка то в другой полюбому белая. Вот если бы там оказался белый шарик, вместо перчатки вот это да.
                                                              • –2
                                                                Смысл не в том, найдём ли мы там перчатку или шарик (скажем фотон или электрон, по аналогии микромира), а в том, что зная, белая эта перчатка/шарик или чёрная, можно таким образом передавать информацию (если найдётся эффективный способ это делать).

                                                                Хотя такая связь (по аналогиям макромира) будет больше напоминать «интернет посредством голубей» — мы же не можем генерировать квантово-запутанные частицы на расстоянии друг от друга, а для перемещения их подходят только «архаичные» способы доставки со скоростью ниже скорости света. Плюс частицы невозможно хранить в таком состоянии вечно — так что даже если найдут способ их «подталкивать» в нужное состояние, это может оказаться далеко не таким хорошим способом связи, как думает большинство.
                                                                • 0
                                                                  Любомытно тут другое — что оказывается, этот выбор — белая или черная перчатка — в квантовом мире совершается не тогда, когда перчатки кладут в коробки (случайным образом, конечно), а когда эти коробки открывают. Казалось бы, какая разница? Перчатка же лежит в запакованной коробке, и никуда из нее не девается. Оказывает, что разница есть — в статистике. Если вы повторяете этот опыт много раз с классической перчаткой, вы всегда 50/50 находите то белую, то черную. И как вы ни изощряйтесь, ничего другого не получится. А вот если перчатка квантовая, можно исхитриться (и это опыт Белла) и сделать так, что статистика будет другая, невозможная в классическом мире.
                                                                  • 0
                                                                    Ну т.е. очень грубо говоря вместо перчатки в ящике информация о том какая перчатка получится во время открытия ящика?
                                                                    • –1
                                                                      Да, если эти манипуляции окажутся применимыми на практике, посредством этих «перчаток» можно будет передавать информацию, мгновенно и на любом расстоянии (если в данных точках у нас есть эти запутанные частицы, конечно).
                                                                      • +4
                                                                        Ну, справедливости ради, передача информации мнгновенно не осуществляется. Без классического канала никакой передачи все же нет (скажем, хоть частица и оказывается в определенном состоянии, нужно ее еще правильным образом измерить, чтобы получить эту информацию. А как измерять — можно передать только по классическому каналу). В этом вообще основа квантов — сверхсветовая передача информации невозможна.
                                                                      • 0
                                                                        Нет, в ящике перчатка, которая приобретает случайный цвет в момент открытия ящика. И информация о том, что какой бы цвет ни приобрела первая перчатка, вторая перчатка будет гарантированно окрашена в противоположный цвет. Информации о том, какая именно перчатка получится нету, цвет заранее не известен ни ящику, ни даже перчатке (т.е. внутри ящика нету внутреннего «знания» АКА «состояния»)
                                                                        • 0
                                                                          Ну вот для меня это опять масло масляное. Я так понял что вся суть в том что веротность появление какой-то из перчаток не 1/2, а зависит от манипуляций над первой перчаткой. Ну это то о чем мне пытались донести.
                                                                          • 0
                                                                            На самом деле, странность тут в другом месте. Не в том, что если одна черная, то другая обязательно белая. А в том, что до момента открытия ящика каждая из них и черная, и белая одновременно. Но когда одну из них измерили — вторая моментально оказывается в противоположном состоянии. Это как если бы перед вами лежала перчатка, и вы могли бы выбрать ее цвет, то вторая — в сотнях километров, например, — тут же стала бы противоположного цвета.
                                                                            • 0
                                                                              Ну так ясное дело что до того как я открою ящик я не знаю какая там перчатка. Знаю только что на другом конце земного шара она противопложна моей. И это знание (как и цвет перчаток) никак не зависит от того открою ли я коробку сейчас или не открою ее вообще.
                                                                              • +1
                                                                                В том и суть, что для квантовой физики перчатка там одновременно двух цветов. В классике вы может и не знаете, но она тем не менее уже там лежит, определенного цвета. И то, что вы это потом обнаруживаете — никак не влияет на саму перчатку, а только дает вам некоторую информацию, о том что уже является объективным фактом. С квантовой точки зрения не только никто не знает, какого цвета перчатка, но и ее самая природа оказывается двойственна — она и того и того цвета сразу. И когда вы открываете коробку, вы не только получаете какую-то информацию, но и одновременно действуете на перчатку так, что она «выбирает», какого она цвета. И уже за этим следует выбор цвета второй перчаткой.
                                                                                • 0
                                                                                  Давайте уйдем от перчаток. Надоели они.

                                                                                  Представим что фотон — это идеально сбалансированный маятник, который колеблется от -1 до 1. По середине 0. Такой маятник (пока на него не смотришь) грубо говоря находится во всех возможных состояниях от -1 до 1 с мат. ожиданием равным 0.

                                                                                  И вот мы сталкиваем два таких маятника. Каждому из них передается импульс, противоложный по знаку, который сдвигает равновесие. И теперь первый маятник чаще качается в отрицательной области, а второй — в положительной. Т.е. мат. ожидание у них уже не 0, а примерно -0.3 и +0.3 соответственно.

                                                                                  Теперь мы разносим эти маятники по полюсам. В итоге у нас две коробки, в которых маятники вроде как пребывают во всех состояниях одновременно с некоторыми отклонениями.

                                                                                  И теперь вы хотите сказать, что в квантовой механике, если я открою первый маятник и там будет к примеру число -0.7, то второй всегда будет +0.7 ?? Если это так, то это действительно удивительно и непонятно.
                                                                                  • 0
                                                                                    Давайте еще проще — пусть маятник может принимать только положения -1 или +1 с равной вероятностью. Соответственно, после столкновения и передачи импульса если у одного -1, то у другого — +1. В среднем, разумеется, состояния +- 1 оба принимают с вероятностью 0.5, а корреляция между ними будет 1 (ну или -1, как посмотреть). Теперь к этому замечания. Еще условимся, что в норме мы будем просто проверять два значения на условной линейке — +1 и -1, предполагая, что другого быть не может (пока).

                                                                                    Первое — в классическом мире все же в коробках маятники пребывают в строго определенном состоянии, и то, что вы его не знаете — это не значит, что объективно они не в нем. Это не так в квантовом. Там они реально физически одновременно находятся в двух состояниях.

                                                                                    Второе — да, условно говоря, если в классическом мире повторять этот опыт много-много раз, то в среднем они будут принимать, как я сказал, принимать с равной вероятностью значения +-1, и с корреляцией 1. В квантом мире это не совсем так. Так как квантовый осциллятор может находится одновременно в состоянии +1 и -1, можно проверить, а не был ли осциллятор в этом состоянии — взять и измерить не точно эти положения, как обычно, а что-то между ними (выбрать другой базис). В классическом случае, разумеется, никакого отклонения от статистики не предвидется — этому просто неоткуда взяться. А вот в квантовом мире, поскольку суперпозиция состояний возможна, статистика может быть другой. И вот это проверяется в экспериментах Белла, и оказывается, что и в самом деле, вероятности отличаются — корреляция оказывается сильнее, чем в классическом случае.
                                                                  • +1
                                                                    В следующем году в Массачусетском технологическом институте пройдёт более продвинутый эксперимент, в котором детекторы будут проверять характеристики фотонов с разных частей Галактики — там уже наверняка не будет действовать никакая из трёх лазеек.
                                                                    Непонимаю! Ведь для проведения эксперимента необходимо чтобы частицы были квантово связаны/запутаны! Как можно добиться квантовой запутанности частиц, когда их источники вне нашей досягаемости?
                                                                    • +1
                                                                      Результат — 80% в 245 испытаниях, при пороговом занчении 75%. Разве 5% разницы в 245 тестах можно считать достоверным результатом? Не маловато ли тестов?
                                                                      • 0
                                                                        Если принять во внимание теорию, что все, что подчиняется квантовым законам частично находится в гиперпространстве, которое значительно меньше чем наше пространство, то разделение электронов в нашем пространстве практически не разделяет их в гипере (кстати подобные эксперименты могут выяснить форму гипера, его характеристики и законы). Посему в нашем 3D мире можно получить результаты, что частицы взаимодействуют (через гипер) Это напоминает классический случай — погружение в аквариум пальцев руки. Рыбам в этом случае кажется что в их привычном мирке образовались несколько раздельных столбов, хотя на самом деле — это одна конструкция. Кто знает, возможно в гипере вообще все соединено и взаимодействует — частицы, поля, звезды, удаленные галактики и т.п.
                                                                        • 0
                                                                          Эти испытания проводятся с частицами низких энергий, поэтому шансов в них «пробиться» в «свёрнутые» измерения (прошу заметить — если они есть) там нет.
                                                                          Да что там — мы, на своём коллайдере с несколькими терраэлектронвольтами работаем, а из космоса к нам частицы с энергиями до сотен экзаэлектровольт прилетают, и никаких явлений аномальных при этом не наблюдают, так что нам до гиперпространства, как первобытному человеку — до полётов в космос.
                                                                          • 0
                                                                            да там все «аномально»! и главная аномалия — передача энергии и взаимодействий через «пустой» вакуум. Ну и сами квантовые эффекты. Если же допустить что вакуум «пустой» — то перенос энергии (а также и квантовые скачки) происходит в более плотном и мелком гипере (а он сам по себе и может быть источником Большого Взрыва), и нам до него намного ближе чем кажется, ибо он везде, и мы по сути и состоим из него. Серьезно этим никто не занимается, ибо есть догмы, они хорошо подогнаны в расчеты, а на все остальное лучше закрыть глаза и не видеть, того, что у всех перед глазами. А ведь именно гипер — недостающее звено практически во всех явлениях необъяснимых сегодня. Но такое ощущение, что от гипера все бегут как черти от ладана, словно рептилоиды 6-го порядка наложили жесткое табу на любые темы с ним связанные и огромные деньжищи тратятся не на те эксперименты.
                                                                            • 0
                                                                              и нам до него намного ближе чем кажется, ибо он везде, и мы по сути и состоим из него.
                                                                              Ну первобытный человек тоже из атомов состоял, и до них «рукой достать было», ан вот какой путь науке пришлось пройти — чтобы ядерные силы укротить. Тут тоже не всё так просто — энергии, которые надо в частицы закачивать чтобы это теорию проверить — поистине астрономические.
                                                                              • +1
                                                                                Ну как вы поняли это была М-теория (суперструн) как ключ к теории всего. Так вот никакие не астрономические энергии. М-Теория рассматривает частицы — как колебания суперструн (в гипере кстати) и объясняет каким образом происходит изменение спина у влюбленных частиц одновременно на расстоянии (частицы на одной струне как бы). надо просто начать практическое использование М-Теории — связь, датчики. Со временем с помощью М-теории научимся влиять на массу, возможно делать ее нулевой, воздействуя на колебания струн или добъемся дематериализации :( В общем есть куда расти. а в конце уйдем и сами в иную вселенную…
                                                                        • –2
                                                                          жду не дождусь подключения к межгалактическому гипернету

                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.