Комментарии 113
Ой, программисты в обработке сигналов открыли учебник по физике.
Естественным образом отсюда возникает вопрос – а существует ли возможность передавать информацию быстрее скорости света?
Да фиг с ней со сверхсветовой... интересно, существует ли возможность вообще передать информацию с помощью квантовой запутанности, пусть и с досветовой скоростью, но именно через запутанность как таковую, а не через передачу частиц/волн известных нам фундаментальных взаимодействий?.. Нам некуда особо передавать со сверхсветовой скоростью, у нас не галактическая империя:) А вот иметь впринципе неэкранируемую и неотслеживаемую связь между двумя любыми точками - это было бы интересно.
Нейтрино в помощь!
Для нейтрино приемники великоваты будут:)
Тут дело в другом - нейтрино это частицы, пусть крайне сложно уловимые но понятные. А вот можно ли приручить "пугающее дальнодействие" квантовой запутанности как таковое? Ведь это нечто принципиально иное, не частицы, не обменный механизм физического взаимодействия...
Скорость нейтрино меньше скорости света, если верить https://hightech.fm/2018/07/23/neutrino .выигрыша не будет.
Ещё на Мембране попадался проект передатчика на нейтрино для подводных лодок. Там в качестве приёмника должен был выступать окружающий лодку объём воды. Как наводить пучок на лодку, кажется, авторы не уточняли.
Вы удивитесь. Но желающих заплатить миллионы долларов за сверхсвет связь . достаточно и на одной земле. Но учебник физики портит малину.
Размеры приемников нейтрино возможно уменьшить. Наука и техника не ограничивается сегодня
Да, можно. Это удавалось эксперементально, еще года два назад или около того.
Нельзя без использования классического канала связи, это фундаментальная теорема квантов) А с ним — можно, см квантовая телепортация например.
Нет, нельзя. Приведу пример на популярных в рунете носках. Допустим, у вас есть пара носков, которые образовали пару. Их разнесли на большое расстояние, но особо не трогали и никто не знает кто из них правый, а кто левый. В принципе каждый может быть каждым.
Где-то не в реальном мире, но внутри законов природы бешено вращается двухсторонняя стрелочка с надписями "правый" и "левый". Как только вы цапните свой носок она остановится и сломается, но передаст носкам то, что показывала по направлению к каждому из них. Если ваш оказался правым - другой когда бы его не проверили будет только левым.
Но вы не можете воздействовать на стрелочку. Вы можете только схватить носок и проверить что досталось вам. Вы не можете навязать ему правость или левость по своему желанию.
А можно отследить факт того, что по примеру, второй носок был определен, либо, что были выполнены какие-то изменения, неважно какие? Что бы не учитывать сами значения, которые скрывались в запутанности, а использовать сам факт их определения на одной из сторон, как аналог бита информации.
Увы, но нет. Собственно там, где описывают невозможность сверхсветовой свящи через к.т. именно этот и описывают.
В оригинале была идея сделать несколько копий удалённой частицы, чтобы статистическими измерениями определить было ли произведено измерение - помешала теорема запрета клонирования. Невозможно создать копию состояния частицы не разрушив состояние оригинала.
Попытаетесь создать сразу несколько запутаных частиц разом - помешает принцип квантовой моногамии (кажется так называется). Оказывается такое чёткое разделение на правый-левый надёжно работает только когда частиц две. Когда больше - после одного измерения оставшиеся не станут противоположными все, а станут правыми и левыми с таким распределением, что отличить их от ситуации "мы измеряем первыми" не выйдет.
Ещё есть надежда на слабые измерения, но... Всё это слишком напоминает вечный двигатель. Если Вселенная не позволяет нарушения причинности, то на каждую идею как её нарушить будет находиться какой-нибудь закон, запрещающий это.
я не знаток квантовых технологий, но по видео которые есть в интернете, Квантовая запутанность это состояние суперпозии при измерении она разрушается как у обеих частиц сразу, но одновременно с этим Квантово запутанная частица и частица уже без супер позиции ведут себя по разному, например в различных экспериментах с двухщелевым опытом или пропуская частицу по различным датчикам и отражателям, вот тут в статье я писал об этом и приводил ссылки на видео и т.д.
https://habr.com/ru/articles/808963/
Получается что сам факт измерения частицы мы можем определить т.е. в двухщелевом опыте Квантовая запутанные частицы будут проявлять волновые свойства и рисовать интерференционную решетку, а если мы уже измерили спин и разрушили супер позицию значит частица будет вести себя подобно шарику и мы не увидим интерференционной решетки.
Такой способ передачи информации я кратко описал по ссылке в статье, но сам не уверен где закралась ошибка и почему все говорят что передавать так информацию нельзя, ведь две частицы запутанные сначала надо разнести в пространстве что можно сделать только с классической скорость, что означает что мы не нарушаем законов передачи информации быстрее скорости света.
Не оправдывая статью, укажу на проблему носочных рассуждений. Вы можете вычислить спин удаленого носка, потому что они заведомо один правый, а второй левый. Правость и левость - их скрытые параметры. Если вы замените все элементарные частицы во вселенной на носки, внезапно неравенства Белла начнут выполняться. А в квантовой механике они нарушаются. Потому что там нет скрытых параметров. Потому что частицы - не носки.
Передавать информацию через квантовую запутанность все еще невозможно и ребяческие "решения" на пальцах могут только повеселить. Но и опускаться до уровня носков в критике тоже не стоит. Ни носки, ни дырки от бублика, ни мертвые кошки на самом деле никак не объясняют явления квантового мира и не являются к ним аналогией. Любые аналогии с объектами и явлениями, знакомыми нам "из жизни" в квантовой физике бесполезны. К сожалению. Ну или к счастью, потому что иначе ни квантовых вычислений, ни квантового интернета.
Правость и левость не скрытые параметры, мы же их измеряем. Т.е. это аналоги проекций спина. Как и стрелочка, это не параметр а аналог истиной случайности.
Носочные объяснения крайне важны, т.к. позволяют объяснить сложную суть явлений не профессионалам. Просто важно правильно понимать их роль. Носочные объяснения это упрощённые аналоги, имеющие очень ограниченную область применимости. На их основе нельзя делать далеко идущих выводов. Т.е. нельзя задаваться вопросом типа "а вот если мы распустим носки на нитки, то...", потому что здесь аналогия уже не применима.
Носочные объяснения неверны, потому что они не демонстрируют суть квантового явления. Суть можно продемонстрировать только на трёх измерениях, но не на двух и тем более не на одном. Именно это и предложил Джон Белл - использовать три угла. Существует моё объяснение на 6 картах. Оно точно соответствует идее Джона Белла и верно демонстрирует явление квантово запутанности.
Но это и есть то, о чём я писал. Вы взяли аналогию и вывели её за рамки применимости. Носки не были предназначены для объяснения всего явления. Только того, почему нельзя использовать к.т. для передачи информации. Не больше.
Я не видел вашего объяснения на 6 картах, но оно непременно такое же ограниченное и не правильное. Единственное, что может точно объяснить запутанность - учебник физики.
Правость и левость именно скрытые параметры и есть. Можно даже буковки вышить на носках, как на наушниках, L и R. Если же считать, что это не скрытые параметры, тогда вы НЕ можете определить какой носок удален, потому что даже если вы надели свой носок на левую ногу, ничего не мешает кому-то за 100 млн километров надеть второй тоже на левую. E.g. либо вы заложили правость и левость в носки как скрытые параметры, либо ваша система не работает вообще.
Носочные объяснения крайне вредны и только дают ложное чувство понимания, которого на самом деле нет и близко.
Точно так же как и вышестоящий комментатор вы критикуете объяснение, выходя за рамки примера. (Хотя аналогия выдерживает. Вы хватаете свой носок, запутанность рушится и ваш оказывается правым, удалённый - левым. Думая, что всех накололи, вы надеваете носок на левую ногу и он становится левым. Вот только запутанность уже нарушена, на удалённый носок вы больше не влияете.)
Носочные объяснения крайне вредны и только дают ложное чувство понимания, которого на самом деле нет и близко.
Слушайте, у вас есть ровно два стула. На одном вы пытаетесь изучить все разделы хотя бы физики (не всех наук) и обламываетесь на том, что это не возможно, т.к. последний раз, когда один человек мог за жизнь освоить всю известную физику был примерно в 1900-м году.
На втором вы признаёте, что кучу вещей вы будете понимать ограниченно и не точно, но хоть как-то понимать.
На какой садиться - выбирать вам.
Если я правильно понимаю, носок становится правым только если за ним наблюдать его надеть, т.е. если носок снять, то стрелочка опять начнет вращаться. И в следующий раз он может стать левым или правым.
Привязываем ко времени двух наблюдателей, допустим второй наблюдатель раз в пять минут проверяет носок. Первый же, в течение этих пяти минут "ловит" нужную сторону и поймав, не прекращает наблюдать до часа Х. И по новой.
о том, что удаленный носок стал правым, узнает только владелец левого. Удаленный владелец этого не узнает. Поэтому этот пример если и объясняет запутанность и связанность, совершенно ничего не говорит о передаче информации
состояние объекта и передача информации о состоянии - совершенно разные вещи. Физика не запрещает мгновенного изменения состояния всей вселенной (второго большого взрыва)
Нам некуда особо передавать со сверхсветовой скоростью, у нас не галактическая империя:
а может быть наоборот: у нас нет галактической империи потому, что не умеем передавать информацию быстрее света?
что первично-то всё-таки, курица или яйцо?
Вообще ты прав, нет смысла передавать с сверх-световой скоростью если нет приёмника. А если создать такой приёмник, то по-сути мы сможем передавать информацию в прошлое...
Сверхсветовая скорость нужна. Это же нулевые пинги. А пинг влияет не только на игры, но и, например, на торги на бирже. Да и в науке 100% есть куча областей, где учёные вынуждены учитывать скорость передачи информации с полигона до лаборатории. Упомянутый космос, опять же - исследование оного.
задам несколько глупых вопросов:
1) как получить запутанные частицы в пунктах А и Б?
2) у нас нет (или все таки есть?) доказанных экспериментами случаев связи такого рода - ну то есть разнесенными на сколь либо значимые расстояния между А и Б и осуществления между ними проверяемой и осмысленной связи с обменом осмысленной информацией... работает ли оно на самом деле?
спин будут измерять под углом
На сколько помнится, спин у частицы это не про углы в привычном нам понимании.
В случае измерения на передающей стороне
Допустим мы придумали способ измерения спина без нарушения связи между частицами. И тут возникает вопрос, который рушит всю идею передачи информации через запутанные частицы: А как узнать момент когда на приемнике/передатчике измерять спин?
Нарушение связи - это фундаментальное ограничение. Без него момент - не проблема: просто проверяйте спин с определённым интервалом. Это по сути вопрос коррекции ошибок, задача давно известная.
Без него момент - не проблема: просто проверяйте спин с определённым интервалом.
Ну, допустим, проверяем мы с абсолютной точностью спин на обоих сторонах. И мы можем только в одностороннем порядке "считать" спин, и никак не можем же на него повлиять чтобы передать информацию на другой конец. Или я ошибаюсь?
А что мешает два аналогичные устройства соорудить, один на передачу и один на прём? И паралельно с данными передавать синхронизирующий сигнал (часы то постоянно уходить будут).
Есть проблема - как только мы проверим спин, спутанность сколлапсирует, и это будут два отдельных квантовых объекта без связи друг с другом. С изменением спина та же ерунда. А два отдельных не связанных объекта ничего не передают
А как узнать момент когда на приемнике/передатчике измерять спин?
За это отвечает синхронизация приемника и передатчика. Синхросигнал может быть как внешний, так и извлекаться из самого сигнала (зависит от протокола и среды передачи данных).
В общем, это описывается в учебниках по обработке сигналов. Или просто почитайте про U(S)ART - пример автосинхронизации.
Здесь никто не предлагал измерять спин без нарушения связи. Система рассчитана на использование обычных физических принципов. После измерения спина частицы c на передающей стороне, связь между приёмной системой {a,b} и передающей системой {с} разрушается. Но жуткое дальнодействие уже к этому моменту состоялось. На приёмной стороне остаётся лишь просто измерить отдельно спины частиц a и b под заданными углами. И если наблюдаются их несовпадение (разумеется с какой-то вероятностью), например
Спин А=-1 Спин В=+1
то делается вывод о том, что на передающей стороне частица "испорчена" путем неправильного измерения под углом не равным 0, а например 90. Кстати говоря, на передаче можно ничего не делать, это будет равносильно измерению под углом 0 градусов и приведёт к одинаковым последствиям. На приёме в этом случае будут наблюдаться исключительно чётные пары
Спин А=+1 Спин B=+1
Спин А=-1 Спин B=-1
А вот если на передающей стороне "испортить" частицу с измерением под неправильным углом 90 градусов, то на приёмной стороне могут появиться аномальные комбинации
Спин А=-1 Спин B=+1
Спин А=+1 Спин B=-1
По наличию аномальных комбинаций на приёме поймут, была ли "испорчена" частица с на этот момент.
А вопрос, как же договориться о моментах времени передачи и приёма - это чисто инженерный вопрос. Каким-то образом в компьютере миллиарды транзисторов договариваются в какой момент они должны защёлкивать данные с шины и выставлять результат для дальнейшей конвейерной обработки на следующий уровень. Очевидно, это делается через тактовые сигналы. Да, наверное нужны часы, нужны какие договорённости между передающей и принимающей стороной. Как-то такие вопросы решаются и в мобильной связи, и интернет-сетях, и в вычислительных устройствах. Вероятно в эксперименте по квантовой передаче информации тоже можно решить вопрос синхронизации. И вопрос здесь совершенно не в этом, а в принципиальной возможности передачи квантовой информации.
После измерения спина частицы c на передающей стороне, связь между приёмной системой {a,b} и передающей системой {с} разрушается.
Как вы все три частицы хотите связывать, если связывать получится только две частицы? При связывании третей частицы связанность с предыдущей пропадает.
Допустим, вы каким то неведанным науке ранее образом передали бит через связанные частицы. Связанность пропадает, и что дальше, лететь обратно к частице и связывать их заново?
А вопрос, как же договориться о моментах времени передачи и приёма - это чисто инженерный вопрос.
Как вы собираетесь передавать данные через связанные частицы, если вы не знаете в каком состоянии она будет в конкретный момент времени? Повлиять на спин в передающей частице вы не можете, из-за этого нарушится связанность.
лететь обратно к частице и связывать их заново?
Иметь запас частиц и использовать согласованно. Это меньшая из проблем.
Как вы все три частицы хотите связывать, если связывать получится только две частицы? При связывании третей частицы связанность с предыдущей пропадает.
Запутывать можно любое число частиц. Например, попарно: сначала первую со второй, потом вторую с третьей… Запутанность между ними всеми при этом будет сохраняться, если не происходит измерений состояния и декогеренции.
Повлиять на спин в передающей частице вы не можете, из-за этого нарушится связанность.
Опять же, повлиять без разрушения запутанности можно. Далеко не любые воздействия нарушают запутанность. Но выставить спин в конкретное состояние без разрушения запутанности невозможно, это да.
У меня была статья про концепцию коммуникации с восстановлением состояния запутанности. Ожидаемо заплеванная.
Если сейчас скажут что проверку спина можно сделать без коллапса запутанности, то можно поступить тупым способом.
Измерять на своей стороне C до тех пор пока не выпадет нужная сторона монетки. Как только выпала, перестать подбрасывать монетку и ждать таймаута.
Нужен лишь договор об окне измерений, за которое успеется гарантированно получить нужное состояние.
Ну и масштабировать коммуникацию количеством запутанных троек.
А вот если на передающей стороне "испортить" частицу с измерением под неправильным углом 90 градусов, то на приёмной стороне могут появиться аномальные комбинации
Не могут, по крайней мере те, которые можно обнаружить локально. Если бы могли - и неравенства Белла не понадобились бы, все было бы гораздо проще.
По сути запутанные частицы можно назвать квантово-коррелированными. Можно вычислить корреляцию между измерениями, но для этого нужны измерения обоих объектов.
Аналог - у двух сторон есть генератор рандома, инициализированный общим seed-ом. Одна сторона может делать что угодно со своим генератором, но другая об этом никак не узнает. Узнать можно только сравнив сгенерированные данные, а их надо как-то передать.
Существует закон сохранения момента импульса. И спин это квант момента импульса. Вектор момента импульса это вектор ориентация прибора. При положении С0 спины частиц A и B всегда будут совпадать, потому что в этом случае суммарный момент импульса всех трёх частиц будет равен нулю. А при положении С1 спины частиц A и B будут противоположны по той же причине - это обеспечивает суммарный момент импульса в точности равным нулю. Я только сейчас понял, что никаких смешиваний единиц и нулей в ситуации С1=90 не будет. Будет чистая единица безо всяких нулей.
С синхронизацией то проблем меньше. Уже предложено решение синхронизации часов в солнечной системе с коррекцией через приведение к центру масс системы. А вот по поводу восстановления состояния запутанности вопрос вроде бы открытый.
Есть кто разбирающийся в "слабых измерениях"?
Первая картинка напомнила загадку про трёх черепашек.
Что вкладывается в формулировку "три запутанных частицы"? Вроде бы, наличие измерения на стороне Б не меняет распределение исходов на стороне А (хотя какие-то совместные исходы А и Б становятся запрещёнными).
В формулировку "тройка запутанных частиц" вкладывается тот же смысл, что и в формулировку "запутанных пар частиц". Запутанная пара частиц это пара одинаковых частиц, каждая из которых обладает ненулевым спином и соответственно моментом импульса, но в сумме дающая нулевой момент импульса при каждом измерении. Как проверяется, является ли суммарный импульс нулевым? Вопрос концептуальный, и для того чтобы ответить на сложный концептуальный вопрос, нужно сначала сделать редукцию вопроса - разобрать более простой вопрос, получить для него ответ, а затем сделать индукцию простого ответа на сложный вопрос.
Делаем редукцию вопроса.
В ящике лежат шары, чёрные либо белые. Мы достали, шар он оказался белый, значит ли это что все шары в ящике белые? Как убедиться в том, что все шары в ящике белые. По одному шару нельзя сказать, что все шары в ящике белые. Можно и по первому эксперименту сказать, что возможно они все белые, но с оговоркой о малой вероятности гипотезы. Если мы достаем постоянно шары из ящика и они всегда оказываются белые, то делаем вероятностное предположение о том, что все шары белые, при этом, вероятностная оценка гипотезы - что все шары белые растёт с увеличением выборки шаров.
Делаем индукцию на спутанные пары.
Мы достали из ящика пару частиц, расположили измерительные приборы так, чтобы сумма единичных векторов расположения двух приборов равнялась нулевому вектору Va+Vb=0. Измерили спин, и получили суммарный момент импульса. Момент импульса это единичный вектор ориентации прибора в пространстве, помноженный на результат измерения спина +1 либо -1. Момент импульса оказался нулевым, например (-1)*Va+(-1)*Vb=0, значит ли это, что в ящике, откуда мы берём пары частиц находятся запутанные пары частиц, пары с нулевым суммарным моментом импульса? Нет не значит. Можно сказать, возможно там и лежат запутанные пара, но с оговоркой о малой вероятности этой гипотезы. Дальше мы повторяем эксперимент, случайно меняя ориентацию приборов, но при этом всегда сохраняя суммарный нулевой вектор расположения приборов Va+Vb=0. Если каждый раз у нас получается нулевой момент импульса, вероятностная оценка нашей гипотезы о том, что в ящике лежат запутанные пары растёт.
Делаем ещё раз индукцию на спутанные тройки частиц.
Мы достали из ящика тройку частиц, располагаем измерительные приборы так, чтобы сумма единичных векторов расположения приборов равнялась нулевому вектору Va+Vb+Vc=0. Для трёх единичных векторов это расположение в одной плоскости под углами A=0, B=120,C=240 градусов. Измерили спин и получили суммарный момент импульса тройки. Измеренный момент импульса это единичный 3D вектор ориентации прибора в пространстве, помноженный на результат измерения спина. Момент импульса оказался нулевым например(-1)*Va+(-1)*Vb+(-1)*Vс=0, значит ли это что в ящике, откуда мы берём пары частиц находятся запутанные тройки частиц с нулевым суммарным моментом импульса? Нет, не значит. Можно сказать, возможно тройка была запутанной, но с оговоркой о малой вероятности этой гипотезы. Дальше мы повторяем эксперимент случайно меняя ориентацию приборов, но при этом всегда сохраняя их взаимное соотношение ориентации - суммарный вектор единичных векторов расположения трёх приборов в пространстве всегда равен нулю Va+Vb+Vc=0. Если каждый раз у нас получается нулевой момент импульса, вероятностная оценка нашей гипотезы о том, что в ящике лежат запутанные тройки с нулевым суммарным моментом импульса растёт.
Теперь у нас есть методика оценки спутанности троек.
Располагаем случайным образом три измерительных прибора, так чтобы сумма единичных векторов расположения приборов равнялась нулевому вектору. Измеряем спины каждой частицы. Если всегда получаются только комбинации (-1, -1, -1) или (+1, +1, +1), и суммарный момент импульса соответственно всегда равен нулю, то ящик или методику получения таких троек называем проверенной методикой получения запутанных троек. Источник построенный по проверенной методике называем доверенным источником. Если у нас есть доверенный источник запутанных троек, то любую тройку полученную из доверенного источника априори считаем запутанной, то есть заведомо тройкой частиц с нулевым суммарным моментом импульса.
Осталась мелочь: построить такой источник троек. И у меня сильнейшее подозрение, что его существование будет несовместимо с текущим мат.аппаратом квантовой механики (хотя доказать это я пока не могу).
Вы верно подозреваете квантовую математический аппарат квантовой механики в некоторой некорректности. Я предложил вам написать волновую функцию запутанного состояния для пары. Вы этого не сделали и совершенно правильно поступили. Не существует корректного описания волновой функции запутанного состояния. Существуют только магические символы на греческом языке и заклинания типа "синглетное состояние". Но функция должна быть написана только на арабских символах 0,1,2..9, но не на греческих. Функция это набор чисел для каждой точки области определения функции. Почему нельзя записать её в виде арабских чисел - потому что это позволит её проверить на соответствие вероятностям по правилу Борна. Квадрат модуля одного из возможных состояний должен давать вероятность обнаружить систему в данном состоянии. Но наблюдаемые корреляции, нарушающие неравенство Белла приводят к тому, что вероятности, которые удовлетворяют этим корреляциям отрицательные. Не существует таких комплексных чисел, квадрат модуля которого даст отрицательно число. Поэтому и волновой функции запутанного состояния не существует. Об этом был мой предыдущий пост. Там в маткаде я привожу вероятности для запутанной пары с углами измерения 0, 120, 240 градусов.
Вы неправильно понимаете смысл термина "запутанное состояние". Почему-то вы зациклились на нулевом суммарном спине. Запутанное состояние — это любое нефакторизуемое состояние. "Нефакторизуемое" означает, что невозможно представить волновую функцию системы как тензорное произведение волновых функций двух (или большего числа) частей этой системы. Например, двухчастичное состояние |0>|0>+|0>|1>+|1>|0>+|0>|1> факторизуемо, его можно представить как (|0>+|1>)(|0>+|1>). И состояние |0>|0>+|0>|1> тоже факторизуемо, ибо представимо в виде |0>(|0>+|1>). А вот состояние |0>|1>+|1>|0> в виде произведения представить уже нельзя, эта функция описывает запутанную пару с взаимно противоположными состояниями. Если состояние кодируется спином, то это описывает ваш любимый нулевой суммарный спин. Но мы можем инвертировать спин одной из частиц и получим состояние |0>|0>+|1>|1>, где суммарный спин равен двойке, и это тоже будет запутанное состояние, так как оно тоже нефакторизуемое. Можно ещё взять, например, состояние |0>|0>+|1>|0>+|0>|1>, и оно тоже будет нефакторизуемым и, следовательно, запутанным, причём суммарный спин тут вообще не определён, так как при измерении второй частицы если мы получим |1>, то первая частица окажется в состоянии |0> (суммарный спин нулевой), а если измерение второй частицы даст |0>, то первая окажется в состоянии суперпозиции |0>+|1> с неопределённым спином.
Вот я вам написал уже три разных волновых функции запутанных состояний. Ваша фраза, что их, дескать, невозможно описать, не соответствует действительности. Эти функции существуют, они являются краеугольным камнем всей квантовой механики. Их записывают, их описывают, с ними работают, на основе их строятся алгоритмы квантовых вычислений. Можно распространить эти примеры на три частицы, четыре, и вообще сколько угодно. Любое нефакторизуемое состояние будет описывать ансамбль запутанных частиц, и к суммарному спину оно не имеет никакого отношения. Нулевой суммарный спин — лишь один пример из бесконечного множества всевозможных запутанных состояний. Не говоря уж о том, что состояния волновых функций не обязаны описывать именно спин.
Но все вышеприведённые примеры работают в рамках одного базиса. Все спины измеряются вдоль одной оси, потому что получить проекцию спина частицы на разные оси одновременно невозможно, так же, как невозможно одновременно измерить положение и импульс. Хорошо, введём три базиса и опишем состояние трёх частиц, каждую в своём базисе. Для первой это будет 120 градусов и состояния спина обозначим как |1+> и |1->, для второй частицы — 240 градусов и обозначения |2+> и |2->, для третьей — 0 градусов и |3+> и |3->. Вы хотите получить ансамбль в состоянии |1+>|2+>|3+>+|1->|2->|3->. Но тут возникают два вопроса. Первый — как получить такое состояние на практике. То, что существует абстрактная формула, не означает, что этого можно достичь в физической реальности, которая налагает гораздо больше ограничений, чем матаппарат. Второй — как будет меняться это состояние при измерении третьей частицы в базисе, отличающемся от используемого. Здесь уже надо вместо абстрактных состояний выписывать функции спиноров, операторы измерения по разным осям, и смотреть, как модифицируется волновая функция всего трёхчастичного ансамбля, но, боюсь, это уже далеко за пределами моих рудиментарных знаний.
Но в любом случае, просто по банальной логике, если есть доказанная теорема, которая оперирует произвольным состоянием и произвольными операторами, и получает некий результат, то любой частный пример будет либо укладываться в эти же рамки и иметь такой же результат, либо не будет в них укладываться и, следовательно, будет физически невозможным. Это как изобретение вечного двигателя: можно выдумывать всё более замудрёные конструкции, чтобы обойти закон сохранения энергии, и чем сложнее конструкция, тем сложнее понять, почему именно эта конструкция не сможет работать, как задумано. Но мы точно знаем, что ошибка есть, потому что иначе это будет означать полный крах самых фундаментальных основ всей нашей науки. Не то, чтобы это было невозможно, это уже случалось в истории, но всё же для этого требуется нечто большее, чем дилетантская дискуссия на Хабре.
Извините, но алфавит (греческий, арабский или латинский) не влияет на функции. Можно использовать латинский алфавит для обозначения функций, просто так обычно не делают. И для двух частиц функция вполне записывается.
Попытка доказательства, что переход от 2х приборов к 3м неверный.
Пусть приборы D1, D2, D3 расположены на плоскости под углами 0°, 120° и 240° соответственно.
Пусть достали из ящика запутанную тройку частиц P1, P2, P3 (в этом порядке), с суммарным векторным спином 0.
Пусть "реальный" спин/ориентация частиц P1 - 1°, P2 - 121°, P3 - 241°, в той же плоскости, что и приборы.
Измеряем спины: прибор D1 измеряет спин P1, D2 - P2, D3 - P3.
Получается результат (1; 1; 1). Векторная сумма 0, пока здорово.
Пусть нам не повезло, и мы вытащили те же самые частицы, но в другом порядке: P1 (1°), P3 (241°), P2 (121°).
Измеряем спины: D1 измеряет спин частицы P1, D2 - P3, D3 - P2.
Получен результат (1; -1; -1). Векторная сумма получается не нулевая (2 длины вектора).
Если спины определены до измерения, как у вас 1°, 121° и 241° значит это не запутанные частицы. И получение аномальных результатов измерения (+1,-1,-1) при ориентации приборов 0,120,240 это подтверждает. По определению запутанных спинов их суммарный момент импульса равен нулю. И если приборы ориентированные 0,120,240 показали комбинации спинов такие, из которых получается ненулевой суммарный момент импульса, значит это были тройки с ненулевым моментом импульса, то есть - не запутанные.
Запутанные и имеющие суммарно нулевой спин - это разные свойства.
Например, можно запутать три частицы так, чтобы суммарный спин в направлении 0 был равен ровно единице (из трёх возможных результатов).
Вообще не возможно запутать три частицы так, чтобы даже по одному направлению была нулевая сумма - можно получить только нечётный суммарный спин (а ноль - чётное число).
Ошибка здесь в том, что никакой передачи информации в описанном эксперименте на самом деле не происходит. Измерив спин частицы на одной стороне, мы можем вычислить, каков спин частиц на другой стороне. Но это не результат измерения - это было предопределено изначально в момент выбора частицы. Мы просто узнали об этом после измерения.
это было предопределено изначально в момент выбора частицы
Неравенства Белла вроде как говорят о том, что нет, в момент выбора частицы это не предопределено - нет скрытых параметров
Предположение о том, что спин запутанных частиц(даже буду говорить о запутанных парах) определён до измерения абсолютно неверное. В этом и заключалась идея Джона Белла проводить измерения в трёх углах, чтобы опровергнуть предположение о том, что спин был определён заранее.
Наличие жуткого дальнодействия легко доказать на игральных картах. Представьте такую игру из двух игроков.
ПЕРВЫЙ игрок - ведущий, кладёт 6 карт рубашками вверх в две колонки - три карты слева и три карты справа. ВТОРОЙ игрок выбирает одну карту из левой колонки и одну карту из правой. Цель игрока - выбрать пары состоящие из карт разного цвета масти. А цель ведущего наоборот - он должен "подложить" одинаковые карты. Но при этом в одном ряду пары обязаны всегда быть разноцветные, это проверочные пары. Проверки таких пар из одного ряда на результат игры не сказываются, они нужны лишь для проверки честности ведущего - не мошенник ли он, не подменяет ли он карты. На счёте игры сказываются только результаты по проверке пар состоящих из разных рядов - игровая пара. Если выбрать игровую пару, например слева верхняя, а справа средняя, то вероятность совпадения цветов не может быть больше 2/3. Это легко увидеть если заменить игру из 6 карт на более простую игру из 3 карт. В игре из 3 карт только две пары могут иметь разные цвета, одна пара из трёх будет одного цвета. Также в игре из 6 карт только 4 пары из 6 игровых пар могут иметь одинаковые цвета, и две пары будут разного цвета.
Эта игра из 6 карт с точки зрения комбинаторики полностью равносильна эксперименту с квантовой запутанностью двух электронов и измерению спина под углами 0, 120, 240 градусов. Угол это номер столбика, цвет масти это спин. Вероятность совпадения спинов в двух разных углах измерениях из соображений комбинаторики не может превышать 2/3, это игровая пара в игре из 6 карт. Но в эксперименте наблюдается 3/4. Это доказывает, что невозможно без дополнительных предположений о жутком дальнодействии, или передаче информации о выборе одной из карт на удалённой стороне обеспечить вероятность совпадения 3/4. Передача информации и затем подмена одной из карт это и есть жуткое дальнодействие, необходимое для повышения вероятности совпадения с 2/3 до 3/4.
Сама информация, что где то произошло измерение спина (сам факт что произошло измерение) - уже информация, и если она стала известна мгновенно - это это уже быстрее скорости света. Вопрос только в том, можно ли как то узнать что произошел коллапс запутанности не зная было ли сделано измерение спина одной из запутанных частиц. (то есть можно ли как то узнать имея две запутанные частицы, запутаны они еще или нет, не зная делали ли измерение до тебя, но точно зная, что когда то частицы были запутаны). (кстати, есть какие то данные о "сроке действия/годности" запутанности? есть ли вообще ограничение по времени на запутанность? может ли кто то/что то кроме человека разрешить/сколлапсировать запутанность?).
Как можно быть уверенным, что это именно мы делаем первыми какое то измерение запутанных частиц (производим коллапс запутанности), а не то что это произошло до нас? Как вообще быть уверенным, что две частицы запутаны в любой момент времени между запутыванием, и коллапсом?
2. Заметил, что всегда говорят о поочередном измерении спинов запутанных частиц. То есть спин второй частицы замеряют всегда позже чем произошел коллапс при измерении 1-й (и везде говорят, что "если при измерении у 1-й частицы один спин, то при последующем измерении у 2-й будет противоположный"). Возникает вопрос - произойдет ли коллапс запутанности если произвести измерение спинов обеих запутанных частиц единомоментно? А отсюда и второй вопрос, измерение какой из частиц при одномоментном измерении обеих приведет к коллапсу, и приведет ли вообще в таком случае к коллапсу запутанности, и вообще что произойдет?
3. Отсюда и 3-й вопрос. Если одну из запутанных частиц оставить на земле, а другую быстро отдалять с большой скоростью от Земли, то время у каждой будет идти по разному. А значит, если коллапсировать запутанность на удаляемой частице, то коллапс на частице на Земле произойдет в прошлом? то есть в момент когда на 1-й частице еще не сделано измерение и не было коллапса, и удаляемая частица всё еще запутана, вторая уже определена, а измерения еще не было.
можно ли как то узнать имея две запутанные частицы, запутаны они еще или нет
Нет. Проводя эксперименты только над одной из них, узнать нельзя. В этом и суть.
Была статья что типа смогли сфотографировать запутанные частицы не нарушив якобы запутанность
https://ria.ru/20190715/1556522705.html
Просто если не знать наверняка что частицы всё еще запутаны после запутывания, как вообще с ними работать. Может они по 100 раз распутываются и опять запутываются как то. Может есть срок годности "запутанности".
Как долго можно считать что частицы после запутывания все еще запутаны, и что их что то не распутало? а мы изменяем спин уже до нас распутанной частицы.
Проблема определения единомоментности сама по себе требует сверхсветовой скорости передачи информации
Никакое взаимодействие не может передаваться быстрее c. Даже гравитация. Это фундаментальное свойство нашей вселенной. Фанаты "Матрицы" сказали бы - защита от оверклокинга.
Защита от нарушения каузальности.
Наблюдатель не должен узнавать о состоянии частицы (это последствия какого-то действия, то есть эволюция состояния во времени) раньше, чем происходит само действие. В нашем пространстве-времени это все распространяется со скоростью света.
По этой же причине (вероятнее всего) не может быть проходимых червоточин внутри нашей локальной Вселенной. Между разными "пузырями" Вселенных - возможно, но тоже под вопросом.
Не совсем ясно, что подразумевается под "запутанными тремя частицами". Запутанность — это характеристика, определяющая нефакторизуемость состояния системы, но нефакторизуемых состояний бесчисленное множество. Для проведения эксперимента требуется указать точную волновую функцию этой трёхчастичной системы. Впрочем, это всё равно не поможет.
Предположим, что имелось в виду самое очевидное состояние запутанности: |1>|1>|1>+|0>|0>|0>, где |1> — состояние "спин вверх", и |0> — "спин вниз" для оси 0 градусов. Если мы измеряем частицу C по этой оси, то получаем, соответственно, |1> или |0> с равными вероятностями, и при этом частицы A+B переходят в состояние |1>|1> либо |0>|0>, соответственно. Для определённости предположим, что C была измерена со спином "вверх", и A+B оказались в состоянии |1>|1> (для второго исхода рассуждения будут те же). Сразу же видим, что состояние оставшихся двух частиц у нас теперь факторизуемое, то есть запутанность полностью разрушена. Каждая из частиц A и B при измерении под углом, отличающимся от нулевого и 180, может выдать как спин вдоль оси, так и против оси измерения. Вероятности этих двух исходов будут отличаться, но ни одна не окажется нулевой (а конкретно для углов 120 и 240 градусов вероятности исходов окажутся идентичными и равными 1/4 для направления "по" и 3/4 для направления "против"). И выходит, что все четыре комбинации допустимы, вопреки тому, что утверждается в статье.
Можно пытаться подбирать разные состояния и разные углы, делать так, чтобы A и B оставались запутанными после измерения C… Но какими бы ни были измерения частицы C, частицы A и B всегда получат не только одинаковый набор возможных исходов, но даже и одинаковые вероятности всех этих исходов. Именно это доказывается в No-communication theorem, причём в ней берутся не конкретные комбинации состояний частиц и углов, а произвольная квантовая система в произвольном состоянии, разнесённая на две невзаимодействующие части, над которыми выполняются произвольные операции. И доказывается, что вероятности результатов измерений в одной части никак не зависят от действий над другой частью.
Спин, это одно из значений {+1,-1} которое показывает детектор при измерении прибора ориентированного в некотором направлении. Измеренный момент импульса частицы, это вектор ориентации измерительного прибора помноженный на значение спина +1 или -1. Средне-статистически момент импульса запутанных пар сохраняется. А вот в каждом отдельном измерении он может не сохраняться, потому что ориентация приборов не обеспечивает такой возможности. В этом случае любая комбинации спинов, даст ненулевой суммарный момент импульса. Поэтому, в запутанных парах коллинеарные измерения спина всегда дают строгий результат - момент импульса сохраняется индивидуально в каждом отдельном акте измерения. Но стоит развернуть вектора измерения неколлинеарно, становится невозможно выполнить закон сохранения момента импульса индивидуально. И в этом случае момент импульса сохраняется лишь средне-статистически, поэтому появляются произвольные комбинации спинов.
Здесь с запутанными тройками ситуация аналогичная. При измерении частиц под углами 0, 120, 240 момент импульса будет сохраняться индивидуально в каждом акте измерения тройки частиц. Поэтому возможны только исходы
A=120 B=240 C=0
|0>, |0>, |0>
|1>, |1>, |1>
В этих комбинациях момент импульса сохраняется индивидуально в каждом акте измерения.
Именно такие тройки частиц я и называю запутанными.
Если же тройки дают другие комбинации при измерении под углами 0, 120, 240 значит это не запутанные частицы, они не обеспечивают индивидуальное сохранение момента импульса, хотя для этого есть все возможности. Они не сохраняют момент импульса индивидуально в каждом измерении, потому что суммарный момент импульса этих трёх частиц не равен нулю. И такие тройки нельзя считать запутанными.
Если нарушить соотношение углов С=0, A=120, B=240, например изменить на передающей стороне С=90, то невозможно индивидуально в каждом акте измерения запутанной тройки выполнить закон сохранения момента импульса. Поэтому и будут появляться произвольные комбинации спинов, чтобы средне-статистически выполнялся закон сохранения момента импульса. Появление этих комбинаций обнаруживается на приёмной стороне, и для этого не нужно знать результат измерения на передающей стороне. В этом отличие запутанных троек от запутанных пар.
Как вы предлагаете запутывать некоммутируемые состояния? Измерения спина по разным осям — некоммутируемые операторы, и проекции спина вдоль разных осей невозможно зафиксировать одновременно. Это, конечно, не то же самое, что запутывать разные частицы по разным осям, но я сходу не могу придумать, как должна выглядеть такая волновая функция. Напишите формулу такого состояния.
Думаю, здесь мыслить нужно по индукции. Если у вас есть вопрос к запутанным тройкам, сначала сделайте редукцию, уменьшите на единицу количество частиц, и задайте такой же вопрос к запутанным двойкам. Дальше получите ответ для пары, и индуцируйте его на запутанные тройки. Напишите, как выглядит волновая функция запутанной пары, а я попробую индуцировать ваш ответ для запутанной тройки.
Запутанные двойки имеют спин, ориентированный вдоль одной оси, они в одном базисе. Запутать тройку (да и вообще любое количество) частиц в том же самом базисе — раз плюнуть, один из вариантов я приводил выше (состояние |1>|1>|1>+|0>|0>|0>). Но то, что предлагаете вы, кардинально отличается от этой картины. Я не представляю себе, как можно запутать хоть три, хоть две частицы, чтобы у них спины были увязаны не в одном базисе, а в разных.
сверхсветовая связь - это когда сообщение будет приходить до того как его отправили:-)?
Тот случай, когда хочется сказать, что "всё придумано до нас".
У Орсона Карда в Игре Эндера среди прочих условностей без которых в фантастики никуда, есть сверхсветовая связь через устройство называемое "ансибль". Причём ему в книге описывается принцип работы в целом похожий на то, что вы описываете. Вроде как Кард не был первым, кто использовал сверхсветовую связь через квантовую запутанность.
Тут нужно понимать, как создаются запутанные состояния, и не забывать, что спины квантуются. Представьте, что мы создали 2 фотона и измерили их суммарный спин. Если получили +2, то мы знаем, что каждый из фотонов имеет спин +1 и, соответственно, состояние не запутано. Аналогично для -2. И только если суммарный спин равен 0, то мы можем говорить о получении запутанного состояния {+,-} и {-,+}. В случае 3 частиц суммарный спин может быть -3, -1, +1, +3. Варианта получить спин 0 нет. Варианты -3 и +3 отбрасываем по той же причине. Далее, не нарушая общности, рассмотрим вариант полного спина +1, которому соответствует запутанное состояние {+,+,-}, {+,-,+} и {-,+,+}. И никаких странностей или невозможных состояний тут не возникает.
В общем, если мы не фиксируем полный спин, то мы не можем передавать информацию, а если фиксируем - то нужно учитывать возникающее пространство состояний.
информация не материальна и поэтому нет ограничений на скорость ее передачи. Интереснее вопрос - а объективна ли информация? Существует ли она без человека? Будет ли она распространяться, если человечество исчезнет?
Вопрос из разряда "будет ли светить лампочка, пока я на неё не смотрю".
информация не материальна и поэтому нет ограничений на скорость ее передачи
Но передаете и храните ее на материальных носителях.
пока да, но речь идет о возможности использования квантовой запутанности для передачи информации. А в этом случае ничего материального не передается
но речь идет о возможности использования квантовой запутанности для передачи информации
Уже кучу раз расписали, что через запутанные частицы невозможно передать информацию.
Информация связанности этих частиц - да, передается. И кстати, а доказали уже, что информация связанности частиц передается сверх скорости света, или это частицы просто так точно "синхронизируются"?
я не физик, не знаю. Меня интересует вопрос объективности информации
Не совсем понятен вопрос, но а) доказали нелокальность запутанности (то есть, что "синхронизация" измерений запутанных частиц происходит быстрее света), и б) доказали, что эта "синхронность" не может быть объяснена наличием какого-то внутреннего сугубо локального параметра. То есть, с одной стороны, невозможно объяснить связь результатов без какого-либо обмена данными, а с другой стороны, обмен данными тоже невозможен, так как происходил бы быстрее света, что запрещено (в том числе в рамках самой квантовой механики).
Где-то я читал формулировку: сверхсветовая скорость "сигнала о запутанности" нарушает букву, но не дух Теории Относительности. То есть вроде как скорость света превышена, но воспользоваться этим для передачи информации невозможно.
в физике нет определения информации и поэтому нет ответа на вопрос, происходила ли передача информации до появления жизни во вселенной. Вещество и все виды полей распространяются с известными ограничениями в скорости, но информацию физика не рассматривает. Иначе надо задавать вопрос, куда делась информация, излученная в момент большого взрыва и т. д.
Интереснее вопрос - а объективна ли информация? Существует ли она без человека? Будет ли она распространяться, если человечество исчезнет?
«Слышен ли звук падающего дерева в лесу, если рядом никого нет?»
В первых предложениях сказано про доставку частицы. Какая же она сверхсветовая если необходимо будет её физически доставить? После измерения если что запутанность пропадает и нужно будет тащить новую.
Не уверен, что предложенным в статье способом можно что-то передать, но накину такую идею: одна из интерпретаций "жуткого дальнодействия" - это столь же "жуткий" детерминизм. Т е если предположить, что всё во вселенной заранее определено, то нет ничего удивительного, что неравенства Белла нарушаются и для этого не нужны скрытые параметры - вселенная заранее "знает" что вытворит экспериментатор и каков будет результат. На мой взгляд несколько шизанутая интерпретация, но однако если придерживаться её, то также не будет и ничего "запретного" в сверхсветовой передачи информации. Это будет просто ещё одно детерминированное событие, которое по факту не на что не влияет. А то что причина меняется со следствием местами - так это сугубо восприятие психикой человека. А на самом деле может существовать вселенная, где стакан сначала разбит, а потом можно попить из него... При таком раскладе хоть путешествие во времени, хоть сверхсветовая связь будут вполне допустимы, если это всё определено ещё в момент рождения вселенной.... Такая мысль. Сам я в такую интерпретацию не верю, уж больно антропоцентрично и намекает на наличие некого "создателя", ведь кто-то должен был предопределить всё это... Но мало ли как на самом деле... Когда-то никто не верил, что электрон может проявлять себя как волна вероятности... А оно вон как оказалось.
Эта накинутая вами идея чем-то принципиально отличается от давно известной гипотезы супердетерминизама?
Измерения запутанных частиц имеют вероятностный характер и никак нельзя повлиять на исход измерения частицы А, чтобы закодировать такими измерениями информацию и передать её в виде изменений состояния запутанной частицы Б. Результат измерения состояния частицы А придётся передать к месту измерения частицв Б классическим способом, но в этом нет никакого смысла
Вы вероятно рассказываете другую систему, состоящую из двух частиц. Здесь есть три частицы A B и С. Измеряя частицу С под углом 0 градусов, мы не можем повлиять на результат, и поэтому на приёмной стороне будут наблюдать либо
A=+1 B=+1
либо
A=-1 B=-1
Какой двух результатов выпадет, мы не можем знать и главное не хотим, потому что нам это не важно.
А вот когда мы будем измерять частицу С под углом 90 то на приёмнике появятся новые результаты
A=+1 B=-1
и
A=-1 B=+1
Какой из новых результатов появится, мы предсказать не можем и не хотим, потому нам это не важно. Нам важно, что новые результаты появились, и это означает, что на передающей стороне повернули угол измерения частицы С на 90 градусов.
А каким образом узнать, что появились новые результаты? Путём измерения. А как узнать, когда, в какие моменты времени вы должны провести измерение? Как понять, что вы измерили актуальную 1 или 0 от пришедших несколько тактов назад. Классическим каналом связи, вероятно. Скорее всего это будет некая тактовая сетевая синхронизация + какие-то стандартные протоколы связи.
ответ - Да!
Но возникает другой вопрос - А зачем? Чтобы что?
Будучи в текущей модальности пространства времени у тебя нет ресурсов/настроек измерять другие модальности, т.к. ты привязан относительностью наблюдателя/измерителя к текущей точке пространства/времени. Перейдя в другую модальность - где возможно двигаться выше скорости света- тебе нафиг не нужно это измерять, т.к. измерять просто НЕЧЕГО!
Дискуссия и статья смотрят не туда.
Давно открыто торсионное поле и способность мгновенной передачи информации по нему
Я не очень все полностью понял, но интуиция мне говорит, будто нельзя посмотреть под промежуточным углом между осями и получить информацию по двум осям сразу, должна случиться неполнота, то есть суперпозиция.
Понимаете, между спином и моментом импульса такая же разница как между количеством денег и количеством монет. Монета это квант денег. Спин это квант момента импульса. Если количество денег которое нужно заплатить можно точно получить с помощью какого количества монет, то оплата монетами всегда будет точная. А вот если стоимость не кратная или дробная, то оплата будет неточная, с округлением.
Вектор ориентации прибора это номинал монеты. В физике есть закон сохранения момента импульса. Если три вектора момента импульса направлены 0,120,240 то всегда найдутся комбинации из трёх спинов, с помощью которых можно получить ноль из векторов ориентации приборов. Никаких округлений не будет. Но если мы развернём один вектор на передающей стороне на 90 градусов, то точный ноль собираться не будет ни при какой комбинации спинов и будет происходить случайное округление. Это случайное округление и обнаруживается на приёмной стороне.
Простой пример: в двух точках вселенной зарегистрировали напряженность электромагнитного поля и получили два одинаковых блока цифр. Это результат передачи информации или совпадение случайных значений? Если никто не расшифрует - передачи информации не было, если найдется человек, который расшифрует - была. Т. е. наличие факта передачи информации с любой скоростью зависит от наличия правильного человека. Какая физическая теория требует наличия человека для подтверждения физического события?
Сверхсветовая связь