14 апреля в 00:02

Спросите Итана: можно ли использовать квантовую запутанность для отправки сообщений быстрее света? перевод

image
Концепт японского солнечного паруса IKAROS у удалённой звёздной системы

Мы уже обсуждали проект Юрия Мильнера и Стивена Хокинга, Breakthrough Starshot, по отправке космического корабля к другой солнечной системе, находящейся в нашей галактике. И хотя гигантский массив лазеров в принципе может отправить лёгкие корабли размером с микрочип к другой звезде со скоростью в 20% от скорости света, непонятно, каким образом эти устройства, лишённые источников энергии, будут передавать нам сообщения через огромные пространства. Оливьер Мануэль считает, что нашёл выход:

Это смелое предположение, но нельзя ли использовать для передачи сообщений квантовую запутанность?

Стоит рассмотреть такую возможность. Давайте взглянем на эту идею.



Представьте, что у вас есть две монеты, каждая из которых может выпадать орлом или решкой. Одна у вас, другая у меня, и мы находимся очень далеко друг от друга. Мы подбрасываем их, ловим, и кладём на стол. Когда мы смотрим на монету, то ожидаем, что у каждого из нас есть шанс 50/50 открыть орла и 50/50 на решку. В обычной, незапутанной Вселенной, наши с вами результаты не будут зависеть друг от друга. Если вы получите орла, у меня всё равно остаётся шанс 50/50 на получение орла или решки. Но при особых обстоятельствах результаты могут оказаться запутанными, то есть, когда у вас выпадет орёл, вы на 100% сможете быть уверены в том, что у меня выпала решка – ещё до того, как я вам об этом сообщу. Вы будете знать это мгновенно, даже если между нами будут световые года.


Квантово-механический тест Белла для частиц с полуцелым спином

В квантовой физике запутываются не монеты, а отдельные частицы, электроны или фотоны, и тогда, к примеру, у каждого из фотонов спин может равняться +1 или -1. Если вы измеряете спин одного из них, вы сразу же можете узнать спин другого, даже если он находится на расстоянии в половину Вселенной. Пока вы не измерите спин этих частиц, они будут существовать в неопределённом состоянии; но когда вы измерите один, вы сразу же узнаете второй. На Земле мы проводили эксперимент, где два запутанных фотона были разделены на много километров, и мы измеряли их спины с промежутком меньше, чем несколько наносекунд. Мы обнаружили, что если один из них оказывался равен +1, мы знали, что другой равен -1 в 10 000 раз быстрее, чем скорость света позволила бы нам передать эту информацию.



Вернёмся к вопросу Оливьера: можно ли использовать эту запутанность для передачи сообщений от удалённой звёздной системы к нашей? В принципе, да, если измерение, выполненное в удалённой точке, принять за одну из форм коммуникации. Но говоря о сообщениях, вы, скорее всего, имеете в виду, что хотите узнать что-либо об удалённой точке. Вы можете, к примеру, держать частицу в неопределённом состоянии, отправить её к удалённой звезде, и поставить задачу поиска каменистой планеты в зоне обитаемости. Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1.



Поэтому, вроде бы получается, что частица на Земле, когда вы её измерите, будет либо в состоянии -1, что будет означать, что космический корабль нашёл каменистую планету в обитаемой зоне, либо в состоянии +1, что значит, что планеты там нет. Если вы знаете, что измерение произошло, вы должны иметь возможность провести своё измерение и сразу узнать состояние той частицы, находящейся, возможно, в многих световых годах от вас.


Волновая картина при прохождении электронов через две щели. Если измерять, через какую конкретно щель проходят электроны, картина квантовой интерференции нарушается.

Гениальный план, но у него есть проблема: запутанность работает, только если вы спросите у частицы: «в каком ты состоянии?». Если вы принудите запутанную частицу принять какое-либо состояние, вы нарушите запутанность, и измерение на Земле не будет зависеть от измерений у удалённой звезды. Если вы просто измерите состояние удалённой частицы, будь оно +1 или -1, тогда ваше измерение на Земле выдаст вам, соответственно, –1 или +1, и вы будете знать состояние удалённой звезды. Но если вы заставите удалённую частицу принять состояние +1 или -1, это будет означать, вне зависимости от результата, что ваша частица на Земле будет находиться в состоянии +1 или -1 с шансами 50/50.


Эксперимент со стиранием квантового состояния

Это одно из самых непонятных свойств квантовой физики: запутанность можно использовать для получения информации о компоненте системы, когда вам известно полное состояние, и вы измеряете состояние другой компоненты, но не для создания и передачи информации от одной части запутанной системы к другой. Хитрая идея, Оливьер, но коммуникаций со скоростью, превышающей световую, не бывает.


Эффект квантовой телепортации путают с путешествием быстрее света. На самом деле информация не передаётся быстрее, чем свет

Квантовая запутанность – удивительное свойство, и его можно использовать в разных целях, к примеру, в идеальной системе замок/ключ. Но коммуникации быстрее света? Чтобы понять, почему это невозможно, нужно понять ключевое свойство квантовой физики: принуждение части запутанной системы к переходу в некое состояние не позволяет вам получать информацию об этом состоянии, измеряя её оставшуюся часть. Как гласит известное высказывание Нильса Бора:

Если квантовая механика вас ещё не шокировала, вы её просто ещё не поняли.

Вселенная постоянно играет с нами в кости, к великому огорчению Эйнштейна. Но природа расстраивает даже наши лучшие попытки сжульничать в этой игре. Если бы только все судьи с арбитрами были так же строги, как законы квантовой физики!
Автор оригинала: Ethan Siegel
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
158,2
рейтинг 550,7
Редактор GeekTimes
Самое читаемое

Комментарии (92)

  • +2
    Тут вам не МассЭффект!
  • –8
    Ну да, кажется, такой авторитет как Кельвин утверждал, что летательные аппараты тяжелее воздуха никогда не принесут никакой пользы…
    Или, например, существуют строгое математическое доказательство того, что если в игре Пятнашка переставить местами 14 и 15, то невозможно цифры расставить по порядку, не вынимая их из коробки. Однако, существует пара очень красивых решений этой задачи…
    Скептическое мнение эксперта говорит лишь о том, что задача не решается влоб, но это совсем не значит, что невозможно ни при каких условиях найти творческое решение этой задачи.
    Лично я убежденный сторонник позиции, что верифицируемого скепсиса в области изобретательства не существует и существовать не может, какими бы убийственно убедительными ни были аргументы скептиков. История изобретательства полна ярких примеров по этому поводу. Если кого интересует, мои аргументы по этому вопросу изложены здесь.

    На сколько я понимаю, эксперименты Белла показывают, что до измерения частицы не имеют определенного спина, а определение спина одной, «автоматически» определяет спин другой. То есть какая-то передача «сигнала» происходит, и происходит она быстрее скорости света. Следовательно есть шанс, что когда-то в чью-то светлую голову придет идея, как именно это можно использовать для передачи сообщений. И да, скептическое мнение эксперта вовсе не бесполезно — решение, очевидно, не стоит искать в области принуждения частиц.
    • +5
      Хотелось бы посмотреть на красивое решение пятнашек с переставленными фишками.

      А про передачу сигнала быстрее света — это вы просто ничего не поняли. Нет никакой передачи сигнала. Есть одна система, просто очень длинная.
      • +1
        С пятнашками там, скорее всего, поворот поля на 90 градусов или что-то типа того.
        • 0
          Не думаю. На решабельность поворот не должен влиять.
          • 0
            Ещё как может…
            • 0
              А, ну да. Выстроить в другом направлении — вертикально. Да, можно. Но это совсем другая задача.
              • 0
                Ну так он и пишет о «творческом решении» :)
      • –1
        Хотелось бы посмотреть на красивое решение пятнашек с переставленными фишками.

        Я для себя придумал решение еще в лет 8. Можно пустую клеточку оставлять в конце (после 15), а можно вначале (перед 1). Если первый вариант не собирается, значит переделываете на вариант 2.
        • +2
          Это две разные задачи. Как детская хитрость подойдет, но с точки зрения математики это не решение.
          • –2
            Почему две разные задачи? Разве правила оговаривают что пустая клеточка должна быть в конце?
            • +1
              В детской игре — наверное, не строго оговаривают. В математической задаче — да. Это примерно как колумбово яйцо — задача решена, но уже для другой фигуры.
    • –7
      До измерения запутанные частицы постоянно меняют свой спин — по инициативе то одной, то другой из них. Парная частица тут же реагирует. Поэтому условно считается, что эти частицы пребывают в суперпозиции состояний.

      Это конечно же доказывает, что они мгновенно обмениваются информацией, используя неизвестный нам носитель. Даже пусть их объединяет общая квантовая система, но её протяжённость требует именно такого объяснения синхронной реакции её удалённых частей.

      Мы едва ли сможем применять сами запутанные частицы для мгновенной связи, но можем освоить для этого используемый ими носитель информации. В его роли вполне могут выступать продольные волны в энергетически плотной среде — эфире/вакууме.

      Пофантазируем: берём две одинаковых сложных молекулы — приёмник и передатчик. Вы здесь, а я — далёко. Передаю вам текст кодом частотной модуляции, возбуждая электроны своей молекулы. Поглощая фотоны, они увеличивают свою энергию/массу, что вызывает продольные волны снижения плотности эфира. Они мгновенно достигают вашего приёмника с заранее возбуждёнными электронами и вынуждают их сбрасывать фотоны, которые вы регистрируете как полезный сигнал.
      Да, другие события в микромире тоже вызовут сброс фотонов электронами вашей молекулы. Но это будет спонтанный, не одномоментный сброс, и он не пройдёт амплитудный контроль для сигнала. То есть мы будем общаться на своей выделенной частоте.
      Подобные опыты планировались для генерации гравитационных волн от смены квантовых состояний молекулярного водорода в Обнинске. Об их результатах мне ничего не известно. Но человечество обязательно освоит мгновенную связь, как её освоили взрослые цивилизации нашей Вселенной.
      • +5
        Опять вы, да? Ну выучите уже физику наконец.
    • 0
      Наверное, можно немножко по-другому объяснить, что такое запутанность. Представьте, что есть две комнаты, из одной в другую идёт труба. На трубе есть два окошка, закрытых дверцами, а внутри вращается пластина, одна сторона которой окрашена красным, другая — синим. Как только какая-то из двух дверей открывается, пластина мгновенно останавливается и в окошко можно увидеть красный или синий цвет, причём если в одной комнате виден красный, в другой — синий. Узнать о том, что пластина внутри вращается невозможно никак.
  • +6
    Ну с запутанностью, по-моему, хорошо демонстрирует следующий эксперимент. Пусть у вас есть два шара — красный и черный. В темноте их разложили в две непрозрачные коробки. Одна коробка осталась на Земле, другая улетела к звезде на космическом корабле. Пока коробки не вскрыты, можно сказать, что шары внутри находятся в неопределенном состоянии. Когда прилетели к звезде, вскрыли коробку, у них оказался красный шар. Значит они мгновенно (быстрее скорости света) узнали, что на Земле во второй коробке находится черный. И наоборот. Но никакую дополнительную информацию передать таким образом не получится.
    • 0
      В этом смысле можно считать, что оба шара несут одну и ту же информацию…
    • 0
      Значит они мгновенно (быстрее скорости света) узнали, что на Земле во второй коробке находится черный.
      противоречит
      другая улетела к звезде на космическом корабле

      Какой шар в коробке было определено в момент раскладывания шаров. Т.е. информация передается не со сверхсветовой скоростью, а со скоростью летящей ракеты.
      • 0
        Ну так в этом и проблема невозможности передачи информации при помощи запутанности. См текст статьи:
        Вы можете, к примеру, держать частицу в неопределённом состоянии, отправить её к удалённой звезде, и поставить задачу поиска каменистой планеты в зоне обитаемости. Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1.

        То есть точно так же можно сказать, что информация о том, в каком состоянии должна быть частица после измерения, передается со скоростью летящей ракеты. Проблема только в том, что измерение не придает частице состояние, а фиксирует его. Точно так же как до вскрытия коробки мы не знали какой там шар, а после вскрытия точно знаем. А если воздействием на частицу изменить ее состояние, то при этом потеряется запутанность. Это все равно что не вскрывая коробку, ввести туда шприц с краской и окрасить шар в черный цвет в надежде на то, что на Земле шар станет красным и отразит какие-то данные с корабля.
        • +1
          Вот до сих пор самое непонятное для меня — это почему считается, что состояния именно НЕТ до измерения. Почему нельзя сказать, что они уже с определенными, но еще неизвестными спинами?
          • +1
            Здесь довольно неплохо расписано, почему именно так. Начинать читать можно со второй части и продолжить на третьей.
          • 0
            Меня тоже интересует такое усложнение. Наверняка тут случай, похожий на проблему с объяснением невозможности достижения скорости света, когда человек спрашивает, с какой скоростью будет двигаться свет, если зажечь лампу на поезде, движущемся с 99% скоростью света. Если нормально объяснить, то всё становится кристально ясно, а без этого сводится к «просто поверьте, это наука».
            • 0
              Да со скоростью света всё отлично объясняется, если изобразить время дополнительнным пространственным состоянием. Есть несколько клёвых роликов, в том числе на НаучПоке про это.
              А, вот, сколько ни смотрю научно-популярных объяснений запутанности и квантовых эффектов, всё время это отсутствие состояния до измерения все принимают как должное и не углубляются в вопрос.
              • 0
                Да да, наверное мы об одной и той же статье говорим.
                Про квантовые эффекты просто ещё никто не сделал такого материала. Ну ничего, пройдёт лет пятьдесят…
          • 0
            Конкретно со спинами это можно проверить, повернув поляризатор на угол, не кратный 45 градусов. Тогда ситуации неопределённого спина и определённого спина приведут к разным результатам.
          • 0

            А это уже отдельная тема. Думаю, для её понимания лучше всего читать про эксперимент с дифракцией электронов — когда даже одиночный электрон интерферирует сам с собой.

            • +1
              одиночный электрон интерферирует сам с собой.

              Ох уже эти электроны, те ещё шалуны.

    • 0
      Из текста этой статьи вы вряд ли что-то вынесете. На ее основании спорить бесполезно, надо лезть глубже. Вот здесь, например, доступно описана суть экспериментов Белла, откуда и пошло нарушение принципа локальности.
      То, что вы описываете, называется детерминизмом — то есть состояние системы есть, только мы о нем ничего не знаем. Именно это утверждение и было опровергнуто, когда эксперименты были проведены. И вывод такой: до измерения нет ни «красного» ни «черного». А выбор, какой из них станет красным, а какой черным, происходит в момент «наблюдения».
      • 0
        А имеет ли значение, В какой момент мы измеряем спин, и может ли значение от этого измениться?
    • –1
      Как я понимаю, в отличие от макроскопических шаров, на квантовом уровне не «можно сказать» а частицы на самом деле находятся в неопределенных состояниях. Поэтому весь вопрос заключается в том, можно ли заставить пару частиц зафиксироваться в конкретном состоянии, воздействуя на одну из них, или возможно периодически «подсматривая» неразрушающим запутанность способом до тех пор пока частица не войдет в нужное состояние (все это равносильно явному выбору версии вселенной с частицей в конкретном состоянии — и соответственно другой частицей в противоположном состоянии). Таким образом со стороны это выглядело бы действительно как передача информаци.
      Если я ничего не напутал, были вот такие исследования http://www.membrana.ru/particle/904, и еще надо гуглить «слабые квантовые измерения», вроде даже здесь была пара статей.
    • 0
      А если взять больше парных коробок больше?
      Например, есть пары коробок A-а, B-b, C-с и так далее. Если вскрыть коробку B, не трогая остальные, не станет ли это само по-себе сигналом?
      • +2
        Не выйдет. Допустим, мы на звезде вскрыли коробку B. При этом мы узнали состояние коробки b на Земле, для землян коробки по-прежнему одинаково таинственны. Теперь b имеет определённое состояние, но как об этом узнают земляне? Не проводя измерений, на Земле нельзя понять имеет ли коробка уже определённое состояние или же ещё «не определилась», т.к. парную ей на звезде ещё никто не открывал.

        Открыв коробку b, мы в любом случае найдём её в «определившемся» состоянии, но не сможем понять, она уже была такой до нас, или же мы её в этот самый момент сделали такой, разрушив запутанность.

        Так что не получается схитрить.
    • +1

      Вообще-то они узнали, что во время отлета в коробке оставшейся на Земле был черный шар, а что там находится в момент открытия, да и существует ли это коробка таким образо не узнаешь
      Это к кванотовой запутанности никакого отношения не имеет — это классический подход типа закрытого пакета для капитана корабля — в случае ситуации A открой пакет 1, в случае B — пакет 2 и так далее

    • –3
      Я предлагаю следующий вариант: Можно отправить в космос сразу много таких коробок и потом передовать информацию следующим образом. Например, надо передать бинарное значение 101 с корабля. Мы открываем коробку одну за другой пока не будет красный шар (скажем это бинарное значение 1). На земле это значит будет черный шар. Потом делаем паузу. Потом начинаем опять открывать коробки на космическом корабле пока не будет черного шара (бинарное значение 0). Потом опять делаем паузу. Начинаем снова открывать коробки пока не будет красный шар.

      Проблема такого подхода в том что можно передать ограниченное количество информации из
      за ограниченного количества коробок.
      • +3

        проблема этого похода что на земле никак не узнать какие коробки были открыты и вообще существует ли еще корабль

        • –3
          Ок, тогда вы правы, это не работает. Я не до конца понял квантовую физику. Я изначально предполагал что на земле коробки будут открываться автоматически.
  • +4
    давно мысль такая была, но запутался в попытке разобраться в запутанных фотонах
    • +5
      Тогда попросите кого-нибудь определить ваше состояние, и запутанность прекратится.
  • +1
    Вроде была информация, что научились изменять состояние не нарушая запутанности. Если при этом ещё и результат измерения меняется, то можно ведь набором изменений подобрать нужный вариант. Или нельзя?
    • 0
      Вроде была информация, что научились изменять состояние не нарушая запутанности. Если при этом ещё и результат измерения меняется, то можно ведь набором изменений подобрать нужный вариант. Или нельзя?

      Если бы это было возможно, то это нарушило один из главных принципов ОТО "невозможно передачи информации быстрее скорости света" и сейчас был все только это и обсуждали бы. Так что нет нельзя.

      • 0
        Опечатался. ИзмеРять. Т.н. слабые изменения.
        Собственно вот статья. Там в комментариях этот вопрос уже поднимался, но, вроде, никакого толкового ответа я не нашел
        • +3
          Там в той статье много всего намешано… Во-первых, запутанность это не что-то такое, что либо есть, либо ее нет, напротив, запутанности может быть больше или меньше. Слабые измерения уменьшают запутанность, но только очень-очень слабо. Там вообще все строго довольно в соответствии с обычной квантовой механикой.
          Во-вторых, даже если предположить идеальные измерения и ту последовательность измерений, вам же нужно будет как-то сообщить второй стороне, что информация содержится вот в данном бите, а не в миллионе перед этим. А это сообщить можно только по классическому каналу. Так что это как в обычной квантовой криптографии — ключ-то передан, а вот узнать об этом можно только имея классический канал связи.
          В-третьих, много слабых измерений тоже не дадут знания о системе, которое позволит передать информацию. Слабое измерение — это просто такой «медленный» коллапс.
          • 0
            В плане «сообщить» задача решаема, если время идёт в обоих точках синхронно и если измерения не требуют одновременности (этот момент непонятен, но, вроде бы, не требует). Т.е. если мы можем (условно говоря) добиться нужного нам состояния и оставить его в нём, а затем измерить его на другом конце. Вопрос в том, можно ли добиться коллапса в нужном состоянии по результатам слабого измерения?
            • 0
              В плане «сообщить» задача решаема, если время идёт в обоих точках синхронно и если измерения не требуют одновременности

              Не решаемая если речь идет о том чтобы сообщить нужно быстрее скорости света (например, когда точки находятся у разных звезд в сотни световых лет). А если у вас есть уже обычный канал со скоростью света то на кой вам нужен квантовый канал? Вот и получается, что схитрить и передавать информацию быстрее скорости света не выйдет.

              • 0
                Почему не решаема? Если у меня есть один бит и я могу его гарантированно выставить в нужное значение (могу ли — по прежнему вопрос). Если станция долетит до точки (пусть и с черепашьей скоростью) передать этим битом результат измерений она может быстрее скорости света. Если мы точно знаем, что значение будет готово в определённое время (теоретически все погрешности измерения времени мы учесть можем) то можем и измерить в нужный момент.
                • 0
                  Таким образом вы не пересылаете данные быстрее скорости света, а больше данных в секунду посылаете. Условно, вы можете передать бесконечное количество бит, потом станция долетит и сможет расшифровать — и вы мгновенно получите бесконечное количество бит, но это не значит, что была передача быстрее скорости света, просто ваш канал связи очень широкий:)
            • +1
              Нет, слабыми измерениями коллапса не добиться. Это принципиальная разница, слабым измерением получаем ровно столько информации о системе, насколько слабо измерение — условно, бесконечно слабое измерение даст бесконечно мало информации. То, о чем идет речь в той статье — несколько иное, «undoing the measurement». Но и тут не работает — сильное измерение нельзя сделать назад, а от слабого толку нет.
          • 0
            А есть ли какая-либо возможность узнать этот самый уровень запутанности. То есть, выполняя т.н. слабые измерения мы уменьшаем запутанность системы. И если состояние системы нам подходит, например мы хотим передать логическую «1» и система как-раз имеет соответствующее состояние, мы могли бы нарушить запутанность этой системы «до конца», а на другом конце применяя слабые измерения увидят что запутанность нарушена — значит это передача. И, наоборот, если состояние не подходящее, мы прекращаем воздействовать на систему и переходим к следующей, а она остается с «немного нарушенной запутанностью» и на другой стороне, опять же, проводя слабые измерения выявляют что запутанность не нарушена «до конца», значит что это состояние нам не подходит, поэтому надо переходить к следующей системе. Тут нужно как-то наперед договорится о временных интервалах, что-бы мерить по-очереди соответствующие системы.
            • +1
              В этом суть — узнать, насколько запутанна система после измерения, никак нельзя, по крайней мере по результатам измерения над одной частицей. Так что ваша система не работает…
      • –1
        Пожалуйста, покажите пункт ОТО или СТО насчёт того, что

        невозможно передачи информации быстрее скорости света


        Его нет. Вы наверное удивитесь, но теория относительности никак не запрещает передачу сигнала быстрее света. Другое дело, что согласно СТО передача быстрее света равносильна отправке сообщения в прошлое (в другой системе отсчёта), а это нарушение принципа причинности.

        Скажу более. Принцип причинности не нужен ни в одной современной физической теории, ни в СТО, ни в квантах, ни в теории поля. Причинность также не является следствием ни одной физической теории. Это такой житейско-философский принцип, но и без него физика, как ни странно, работает. Наш повседневный опыт говорит, что он должен соблюдаться, но это запросто может оказаться и не так, хотя это и сложно уложить в голове.

        Ричард Фейнман в этой части был большой энтузиаст, подвергал сомнению причинность. Чего стоит только «теория одного электрона».
        • 0
          Его нет.
          Он есть — информация, энергия и масса эквивалентны.
          • 0
            Очень интересно! Поясните, пожалуйста, как соотносится информация и энергия.
            • +2
              Я вам строгих доказательств не приведу, но подумайте о том, что вы называете информацией, о законе неубывания энтропии и тд.
              • 0
                Спасибо за ответ! Интересно было подумать…
                Да, безусловно информацию без материального носителя представить сложно. А у материи, разумеется, есть теоретический предел емкости этой информации (как бы мы ее не мерили — квантовыми состояниями или энтропией). Таким образом, безусловно, между массой и информацией можно выстроить некоторую связь и утверждать, что максимально возможный объем информации в системе постоянен. Но разве передача информации быстрее скорости света каким-то образом нарушает это постоянство? Или я не уловил суть проблемы?
                Разве само по себе нарушение принципа локальности не говорит о том, что какой-то «сигнал» передается быстрее скорости света, пусть у нас и не получается использовать это свойство для передачи битов?
                • +1
                  Разве само по себе нарушение принципа локальности не говорит о том, что какой-то «сигнал» передается быстрее скорости света
                  Думаю, нет. Можно придумать достаточно много интерпретаций, создающих иллюзию сверхсветовой передачи. Моя любимая состоит в том, что можно считать запутанные частицы просто разными проекциями одной и той же сущности из пространства с большим порядком мерности.

                  Что касается исходного вопроса, мое понимание теории информации и КМ не достаточно для хорошего ответа, но я уверен, что он как-то завязан на аналогию между информационной и термодинамической энтропией. Помимо прочего я подозреваю, что возможность управлять квантовым состоянием частиц, запутанных с имеющимися у нас, нарушает закон сохранения энергии (или других интегралов движения, что не суть важно) и неубывания энтропии.

                  Поясню про интегралы движения: спин (для примера) — это момент импульса. Из состояния суперпозиции мы получим разнонаправленные реализации с равной вероятностью, а потому суммарный момент пачки частиц, запутанных с нашими, будет примерно равен нулю. Если мы каким-то образом сможем повлиять на частицы через запутанность, то становится возможной ситуация, когда суммарный момент «разпутанной» пачки частиц становится отличным от момента до разпутывания. С одной стороны, он будет обратен тому же моменту во второй пачке (которая осталась на другом конце линии), с другой стороны (то есть, если считать все это частью одной системы, сумма сохраняется и все хорошо). с другой же стороны, нам требуется сверхсветовой перенос момента. С третьей стороны, я не знаю, действительно ли он требуется, если рассматривать все это в терминах КМ. Вопрос замкнутости рассматриваемых систем тоже ставится под вопрос в таком примере.

                  Вот как-то так я вижу ситуацию. И полагаю, на уровне научпопа никто нам нормального ответа дать не сможет. А может и не только на уровне научпопа, пока природа запутанности остается педметом дискуссий.
          • 0
            1. Вот про информацию можно поподробнее. Может быть и формулу приведёте, как пересчитать информацию в энергию? А то я что-то не в курсе.

            2. Предъявите мне, пожалуйста, принцип причинности среди постулатов СТО. Или хотя бы как он выводится в виде следствия из этих постулатов.
            • +1
              1 — есть некоторые сомнения, но тем не менее,вот
              2 — я такого не говорил. Вы же в свою очередь можете привести свои основания, позволяющие сомневаться в применимости этого принципа.
  • +2
    может, конечно, я задам глупый вопрос, но я еще НИГДЕ не видел, чтобы была определена такая сущность как «измерение». В квантовой физике всё крутится вокруг этого «измерения», которое схлопывает волновую функцию и т.д. Кто-нибудь может пояснить, что именно понимается под «измерением» квантовооо состояния?
    • 0
      В квантовом мире все настолько мало, что измерение = воздействие. Потому как невозможно узнать о частице нечего до тех пор пока не воздействуем на неё и получим ответную реакцию.
      И конечно есть способы нарушить квантовое состояние и без измерения просто воздействиями в результате которых мы нечего не узнаем.
    • +2
      Хочется, конечно, для начала спросить, «а где вы смотрели?», потому что обычно проблеме измерения посвящены отдельные главы в учебниках по квантовой механике. Но всё же приведу вот эту ссылку https://mipt.ru/upload/medialibrary/533/quant-2.pdf Смотреть страницу 153 и далее
  • 0
    Weak measurement, бро. Странно, что Итан о нем не говорит.

    http://www.engr.ucr.edu/~korotkov/papers/PRL-101-200401-2008.pdf

    Так что я бы подождал с выводами.
  • 0
    Господа, ответьте на главный вопрос, может один экспериментатор узнать о самом факте измерения состояния второй частицы, в удалённой лаборатории? Если да, сигнал можно передавать самим измерением, и не важно что оно, само по себе даст.
    • 0
      очевидно нет, иначе бы давно стояли у нас сверхсветовые модемы
      • 0
        Тогда ждём появления телепортации и прочих варп двигателей. Пока наши технологии, дальше солнечной системы, становятся крайне не эффективны, как плот в океане.
  • 0
    Вот тут было рассказано о некотором эксперименте, который вроде как позволял отменять квантовое наблюдение. Интересно, в связке с ним становится ли сверхсветовая связь возможной?
    • 0
      Надо понимать, что слабые измерения все равно нарушают когерентность состояния, и хотя это нарушение можно сделать сколь угодно малым, но и информации о состоянии вы извлечёте тем меньше, чем слабее это нарушение. Так что ответ «нет», потому что отменить квантовое наблюдение нельзя.
      • 0
        Нууу, это сложный вопрос — формально, некоторые измерения можно "отменить".
    • 0
      Нет, все эти эксперименты остаются в рамках стандартной квантовой физики, а значит никакой сверхсветовой связи.
  • 0
    Не пойму, а что мешает договориться и измерить частицу после определенной даты? Отправляем корабль к планете X, знаем, что он прилетит-измерит по нашему времени 1 января 2025го года. 2го января начинаем измерять частицы, считывая информацию. Конечно, тут не предполагается ошибки (когда на той стороне вообще корабль не долетел, но мы не знаем). Но как раннее уведомление до получения гарантированного — вполне можно пробовать использовать.
    • +1
      Не пойму, а что мешает договориться и измерить частицу после определенной даты?

      Никто не мешает. Проблема в том что информацию передать так не получится. Частицы на Земле выдадут последовательность 01000111011, частица на корабле 10111000100. С одной стороны, да мы получим одинаковые последовательности в разных точках, только это не даст нам возможности передать ни бита информации, так как частица на корабле никак не даст изменить последовательность частицы на Земле.

      • 0
        А, ну да, верно. Мы же не знаем их значения.
      • 0

        А нельзя ли это свойство использовать для криптографии? Последовательности то одинаковыми оказываются.

        • +1
          Так уже.
  • 0
    Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1


    Это как? Мы не можем установить необходимое значение. Измерением, мы только узнаем в какое состояние эта частица перешла. (сам факт измерения и заставляет её перейти. как раз отличие от изначально-установленных цветов шариков выше).
    • 0
      Так автор об этом как раз и говорит!
      Или вы решили дальше этого места статью не читать?..
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0

      измерение на кораблн никак не влияет на измерение на земле. Так что это не поможет. Грубо говоря мы знаем что если на корабле частица даст 1, то на земле даст 0. Но было ли измерение на корабле мы не узнаем и не сможем передать ни бита информации.

  • +1
    Короче, гиктаймс:
    image
  • –1

    я думал что как-то можно определить находится частица в суперпозиции или уже нет.
    это ведь и есть смысл суперпозиции. Если нельзя определить в суперпозиции частица или уже заняла определенное состояние, то можно утверждать что суперпозиции и не было, а шар изначально был касный просто мы об этом не знали.
    Если есть способ понимать отличать частицы в запутанном и уже измеренном состоянии, то сам факт перехода из запутанного в измеренное и будет передаваемым сигналом.

    • +1
      Сказать, была частица в суперпозиции или нет, можно только статистически, приготавливая одно и то же состояние много раз, и производя разные измерения. Узнать, является ли одиночная частица запутанной — невозможно.
      • 0
        Интересно, тоесть если у нас есть например есть 1 000 000 частиц, мы можем сказать были они в состоянии суперпозиции или нет, верно?
        А если мы отправим в соседнюю звездную систему например 128 наборов запутанных частиц, по 1 000 000 частиц в каждом наборе, а через какое то время проведем измерения каждого набора, на предмет были ли частицы в суперпозиции или нет, это сможет передать информации на 16 байт?
        • +1
          Я бы сказал по-другому, мы приготовили миллион пар запутанных частиц одинаковым образом. Чтобы проверить, запутанны они или нет, нужно измерить каждую пару (тем самым разрушив запутанность) и собрать статистику, в каком состоянии какая частица была. Далее можно будет посмотреть на корреляции между состоянием первой и второй частицы в каждой паре и на основании этого сделать вывод о запутанности. Но для этого обязательно нужно измерить каждую частицу в каждой паре. Так что не получится с передачей информации…
          • 0
            жаль( надежда только на какие то парадоксы и возможность изменения без коллапса запутанности
            • 0
              Да, думаю, тут физику не обмануть… Пока все, что мы знаем о мире говорит нам, что вокруг скорости света не обойти… Сомневаюсь, что в привычных нам режимах (малых энергиях и массах, больших размерах и тп) получится реализовать что-то такое необычное.
  • 0
    запутанность работает, только если вы спросите у частицы: «в каком ты состоянии?»

    Правильно ли я понял что если мы опрашиваем одну частицу о ее состоянии (непрерывно), то вторая частица находиться в противоположном состоянии все это время? Мы ведь можем передать информацию в таком случае.
    Может кто то объяснить?
    • +1
      Не совсем, если вы измерили одну частицу, то система коллапсирует, запутанность «срабатывает» и разрушается и больше с ней ничего не сделать. Есть такая штука как квантовый парадокс Зенона, когда система действительно остается в состоянии пока за ней наблюдают, а если перестать наблюдать -может перейти в другое состояние. Но это тоже не очень для передачи информации.
  • 0
    Вы меня неквантово запутали, со своей квантовой запутанностью)
  • –1

    тогда получается однозначно нельзя сказать были ли частицы вообще запутанными
    может в момент разделения по разным коробками они уже были одна красная другая серная

  • 0

    Я понимаю, что я чего-то не понимаю, но чего я не понимаю, я пока не понимаю!
    Простым поиском не удалось найти информации, может подкинете сюда доказатльсва квантовой телепортации? То есть, почему именно в момент измерения частица пиобретает опредленный спин, а он не предопределен заранее, в моменте запутывания двух частиц. Простые логические умозаключения упорно оттягивают именно к предопредлению, а не к телепортаци…


    И второй вопрос, а в чем для нас принципиальная разница, предопределены ли спины запутаных частиц или они определяются в момент измерения, если мы не можем на это никак повлиять?

    • +2
      Неравенство Белла.
      • 0
        Если ребенку дать конфету или пластилин в обертке (предположим, что обертка обязательно рвется/мнется в процессе открытия) — пока он его не раскроет, он не сможет это понять. Но взрослый человек знает, что можно посмотреть на свет, взвесить, рентген наконец — не нарушая обертку.

        Насколько я понимаю, неравенство Белла лишь показывает, что те методики, которые используются сейчас — влияют на измеряемый объект. Но вопрос, можно ли измерить, не вмешиваясь — остается открытым, не так ли?
        • +1
          Мне бы не хотелось уходить в эти философские дебри о том, что такое измерение, какова роль наблюдателя и тд. Лично я считаю, что это все чушь (all philosophy is bullshit). Но это лишь мое мнение.

          На мое мнение можете не обращать особого внимания, зато, стоит присмотреться к другим интересным вещам вроде квантового туннелирования (фиг с ней с телепортацией) и дифракции частиц (в том числе, составных типа сложных молекул). Уверен, что после их осознания тянуть в мир КМ бытовые аналогии больше не захочется. с наилучшими пожеланиями =)

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.