Привет, я тут с новым сверхсветовым квантовым коммуникатором.

Берем N пар запутанных партнеров. Одну половину оставляем на земле, вторую берем в космос. В нужный момент некоторые фотоны пропускаем через интерферометр, наблюдая за путем, которым пройдет фотон. На земле получатель сообщения все фотоны по очереди пропустит через интерферометр, те, за парами которых не наблюдали на корабле, проходя через интерферометр образуют интерфернционную картину, остальные не дадут интерференции.

В чем ошибка?

GD Star Rating
loading...
В чем ошибка?, 9.0 out of 10 based on 1 rating

49 Responses to В чем ошибка?

  1. M21:

    Шо, опять?

  2. NiHonda:

    Да нет ошибки, если я правильно мысль понял.

  3. M21:

    Это я к тому сказал, что со времен, как в блоге в прошлый раз задавали этот вопрос ничего существенного в ответе не поменялось.

    Да, квантовая телепортация существует. Если две запутанные частицы разнести в противоположные стороны галактики и воздействовать на одну из них — вторая изменит свое состояние на противоположное, и так мы можем узнать свойства воздействовавшей частицы, т.е. телепортировать информацию с бесконечной скоростью. Не нужно никаких интерферометров, уже научились напрямую воздействовать «телепортируемой» частицей на запутанную, чтобы на выходе получить точную ее копию, в смысле частицу, обладающую точно такими же свойствами как исходная. Т.е. телепортируется не материя (и даже не энергия), телепортируется информация о квантовом состоянии частицы, откуда — квантовая телепортация.

    Ни СТО ни ОТО при этом не нарушаются, ибо процесс разнесения запутанных частиц происходит в обычном рабочем порядке со скоростями не превышающими световые.

  4. PeBam:

    Еще один забавный факт заключается в том, что не важно какую частицу из запутанных измерять первой а какую–второй — ожидаемый результат одинаков.
    Таким образом измеритель, находящийся далеко от нас и измеряющий свою половину запутанной пары не может по своему измерению определить трогали ли спутанную частицу до него или нет. Тем самым называть этот процесс «передачей информации» бессмысленно т.к. определить «направление» передачи информации по сути нереально.

  5. M21:

    Не погоди. Насколько я понял уже научились передавать информацию. Идея в том, что состояние первой (нашей) запутанной частицы не нужно измерять. Его нужно изменять. Если совсем грубо, очень упрощенно (на пальцахТМ) процесс квантовой телепортации выглядит так:

    Создали две запутанные частицы. Эти частицы во всем идентичны, кроме как различаются каким–то квантовым числом, например спином. (Повторяю, все очень образно и условно). Мы не знаем, какая из этих частиц находится в каком состоянии (по сути, они находятся ни в каком состоянии до момента измерения), но знаем, что их состояния — противоположны.
    Теперь, все еще ничего не измеряя и не изменяя разнесем частицы в пространстве. Затем посветим на одну из частиц фотоном. В зависимости от того, какими свойствами обладал фотон — частица схлопнется в конкретное состояние, скажем со спином +2. Это значит, что другая частица на другом конце галактики приняла противоположное состояние со спином –2, что можно прочитать другим фотоном и таким образом узнать характеристики нашего фотона, воздействовавшего на нашу частицу. Произошла передача информации, с вполне себе реальным направлением (от нас к ним).

  6. Eied:

    нет–нет, там совсем другое. Измеряя напрямую состояние частицы, можно лишь узнать, какой результат измерения получат на другом конце. Информация при этом не передается.

    Для квантовой телепортации также нужен обычный канал связи.

    А в моем случае измеренные на одном конце частицы отличаются от неизмеренных, если конечно я в чем–то не ошибаюсь (но скорее всего ошибаюсь).

  7. NiHonda:

    «В зависимости от того, какими свойствами обладал фотон — частица схлопнется в конкретное состояние, скажем со спином +2». Ну полный же бред, ну ё–моё.

  8. M21:

    Вот ты злой. Ну я ж «напальцах» 🙂

  9. PeBam:

    Насколько я понял уже научились передавать информацию

    Нет, скорее всего ты все не правильно понял (ну или давай пруф, может я отстал от мира).

    Ближайшее что я могу тебе показать на эту тему, это вот, но если ты внимательно вчитаешься в алгоритм (в частности, шаг 3) ты увидишь что ничего быстрее скорости света в данном протоколе не происходит.

    Теперь, все еще ничего не измеряя и не изменяя разнесем частицы в пространстве. Затем посветим на одну из частиц фотоном…

    Посмотри на эту ситуацию следующим образом:
    * в точке А кто–то произвел измерение и фотон схлопнулся в одно из двух состояний с неким распределением.
    * в точке Б кто–то произвел измерение и фотон схлопнулся в одно из двух состояний с неким распределением.
    Известно, что оба фотона схлопнулись в одно и то же состояние. Но говорить о том, что произошла передача информации здесь не приходится, т.к. здесь невозможно определить кто первый произвел измерение. Кто бы это ни был, наблюдаемый эффект один и тот же.

  10. PeBam:

    Они отличаются лишь статистически. Для каждой конкретной частицы ты не сможешь сказать, была ли она измерена или нет.

  11. M21:

    Ну, это просто решается. Синхронизировались по времени (да, на предварительно–подготовительном этапе, задолго ДО самой передачи информации, не нарушая никаких законов и на досветовых скоростях).

    Затем ровно в 12.00 производится измерение/воздействие в точке А, и в 12.05 — измерение/чтение состояния в точке Б.

    Так как дистанция между А и Б может быть несколько световых лет, получается, что информация передалась за 5 минут на невозможное для света расстояние.

    Еще раз. Учитывая подготовительный этап разнесения спутанных частиц и синхронизации времени — СТО не нарушается, никто не спорит.

    Но при самой передаче информация летит быстрее скорости света, т.е. квантовая телепортация, по сути, происходит мгновенно. 😉

  12. PeBam:

    информация летит быстрее скорости света

    Информация о чем? О случайно выбранном числе? С тем же успехом можно было бы не ждать до 00 воздействия в точке А, и померить в точке Б заранее. Результат был бы тот же самый.

  13. M21:

    Если мы измеряем состояние в точке Б, мы получаем обратное состояние в точке А.

    Но если в точке А мы провели какое–то воздействие на частицу в этой точке, это изменение тут же отражается и на точке Б.
    Т.е. мы узнаем не чистое состояние точки А, путем измерения в точке Б, а мы узнаем изменение состояния точки, измеряя измененное состояние в точке Б.

    Но ты прав. Что же собственно мы изменяли непонятно. Пока по параллельному каналу, на обычных досветовых скоростях мы не передадим информацию о том, что мы изменяли в точке А. Т.е. ничего путного мы так передать и не сможем.

  14. IkShur:

    Частицу А и частицу Б держим какими–то полями. Частицу А меняем(1) или не меняем(0) с заранее синхронизированной частотой. Частицу Б «читаем» с той же синхронизированной частотой. Односторонний канал передачи данных получается, не?
    Это, как бы, подразумевает, что :
    мы знаем предыдущее состояние частиц(ы).
    б: за такт времени состояние самостоятельно не должно меняться

    Чисто практически тут проблемы, конечно, титанические. А теоретически?

  15. M21:

    После первого же использования (суть измерения) спутанные частицы — распутываются. И для дальнейших опытов становятся неприменимы.
    Облом–с…

  16. IkShur:

    Тогда облом–с. Информайия тоже передается со скоростью света, как это и происходит сейчас.

  17. AmDen:

    Мне кажется, что даже когда на одной стороне некоторые фотоны уже пропущены через интерферометр и их состояние известно, то пока свет не долетит до второй стороны, все фотоны будут интерферировать. А когда долетит, то да — те, состояние пар которых известно, перестанут интерферировать.

  18. RuJobs:

    А почему «остальные не дадут интерференции»? Где можно на подробности взглянуть?

  19. ььсыР:

    а нельзя ли повлиять на частицу А так, чтобы она схлопнулась в определённое состояние с большей вепроятностью, чем в другие? И если мы схлопнем 100 таких частиц, то это будет надёжней.

  20. NiHonda:

    частица перейдёт в одно из возможных состояний только с некоторой вероятностью. Пусть А1 и А2— состояния первой частицы со спином «вверх» и «вниз соответственно», В1 и В2 — то же для второй частицы. И пусть они разлетаются в перепутанном состоянии с1А1В2 + с2А2В1, где с1 и с2 — нормировочные коэффициенты, квадрат которых равен соответствующим вероятностям.

    Тогда измерение спина второй частицы — А1В2П2 или А2В1П1, где П1 и П2 — волновая функция прибора, измерившего вторую частицу в состоянии В1 или В2 соответственно, и если прибор хороший, то соответствующие вероятности равны |с1|2 и |с2|2. При этом первая частица уже не имеет никакой неопределённости в спине.

    По твоим же словам выходит, что в зависимости какой прибор взят, (какие свойства фотона в твоём примере) будет различный результат измерения спина, а это нонсенс. «Напальцы»–то палёные получились.

  21. NiHonda:

    вот тут ты не очень наврал 🙂

    Но всё же небольшая ремарка, вдруг неправильно поймут: да, копировать состояние научились. Но! при копировании исходное состояние необратимо нарушается. То есть, нельзя квантовое состояние «клонировать», есть даже соответствующая теорема «о невозможности квантового клонирования».

  22. 1ez:

    здесь выкладывали одну лекцию по квантовому компьютингу, и там в начале сказали, что спин первой частицы может быть между 0 и 1.

  23. PeBam:

    Кстати я тут вот че подумал.

    Если взять один фотон из ERP пары, то он не должен показывать картинки интерференции вообще. Грубо говоря, интерференцию покажет фотон в состоянии |0> + |1>, т.е. в состоянии суперпозиции между 0 и 1. Однако же фотоны из ERP пар такими не являются. Они являются либо |0>, либо |1>, но не суперпозиция. Поэтому не будет интерференции в данном случае, как не поверни.

  24. AmDen:

    ээ… а разве интерференция из–за этого?

  25. Ki3:

    Берем две коробки. И два шарика одинакового цвета. Белые или черные. Не знаем.
    Кладем каждый шарик в свою коробку.

    Однку коробку оставляем себе, вторую везём на юпитер.

    Как только мы откроем свою коробку и увидим белый шар мы «мгновенно» понимаем что на юпитере шар тоже белого цвета.

  26. PeBam:

    Да, интерференция из–за того, что фотон в суперпозиции между «верхним путем» и «нижним путем» (в моем обозначении — |0> и |1>).

    Однако же есть разница между «фотон в суперпозиции» и «фотон является либо |0>, либо |1>, но мы не знаем точно».

  27. PeBam:

    Ах да, если же имеется в виду ситуация, где сначала делается ERP пара, потом один фотон из пары пропускается через разделитель (суть Hadamard transform), то в момент пропускания этого фотона через разделитель пара распутывается, и дальнейшая судьба первого фотона не связана с судьбой второго.

  28. AmDen:

    но информацию передать не сможем. Тут мысль в другом.

    Некоторые опыты убеждают нас, что фотон ведёт себя как волна, пока никто за ним не наблюдает, и как частица, если мы попытаемся узнать, через какую щель интерферометра он пролетел. Автор поста предлагает следующий эксперимент: давайте возьмём запутанные фотоны. Один из них оставим на Земле, второй увезём на Юпитер. Потом возьмём бит информации. Если он равен нулю, то ничего делать не будем. Если бит равен единице, то пустим наш земной фотон через интерференционные щели, пронаблюдав, через какую щель он пройдёт. Он будет вести себя как частица, и пройдёт точно через одну из щелей. Таким образом мы сможем узнать значение его какой–нибудь характеристики.

    После этого люди на Юпитере берут фотон и пропускают его через свои интерференционные щели. Если мы с земным его собратом ничего не делали, то он спокойно поведёт себя как волна и проинтерферирует сам с собой. Если же мы что–то делали с его земным спутанником, то получается, что мы косвенным образом можем узнать, через какую щель он будет лететь, ведь его характеристика ровно противоположна аналогичной характеристике его земного собрата. И чтобы исключить таковое косвенное наблюдение, он тоже будет вести себя как частица и не будет интерферировать сам с собой. Таким образом на Юпитере могут мгновенно узнать, провели мы опыт с земным собратом фотона или нет. То есть, был ли бит информации равен нулю или единице.

    Весь вопрос в том, что мы, наблюдатели, не можем передать информацию никак иначе, чем быстрее скорости света. Таким образом какой фотону резон вести себя как частице, если мы всё равно ещё кучу времени не узнаем, через какую щель он летел. Он может спокойно себе интерферировать сам с собой, а мы ничего не узнаем. Ведь мы за ним не наблюдаем, и наблюдения никак провести не можем.

    С другой стороны, какая фотону разница узнаем мы о его пути сейчас или глубоко в будущем. Но ведь узнаем же. То есть всё–таки найдём косвенный способ узнать о его пути. Чтобы не допустить этого, даже в будущем, фотон не будет вести себя как волна. Он просто нас как будто бы обманет и пройдёт ровно через одну из щелей. Но именно это нам и нужно! Если он так сделает, мы будем знать, что коллеги на Земле провели эксперимент и бит был равен единице!

    Таким образом мы можем передать бит информации со сверхсветовой скоростью с Земли на Юпитер.
    А если взять 8096 пар запутанных фотонов, то и целый килобайт можем передать. А потом и фильмы качать научимся. Известно какие.

  29. PeBam:

    После этого люди на Юпитере берут фотон и пропускают его через свои интерференционные щели… Таким образом на Юпитере могут мгновенно узнать, провели мы опыт с земным собратом фотона или нет. То есть, был ли бит информации равен нулю или единице.

    Нет, неверно. Как только на земле фотон пропустят через интерференционную щель, пара фотонов Земля–Юпитер распутывается, и всё. Поэтомо все рассуждение разваливается.

  30. PeBam:

    Поэтомо = смесь между «поэтому» и «потом».

  31. AmDen:

    а если сначала просветить его или как–то ещё узнать его состояние (как это сейчас делают), а потом сразу же интерферировать? Фотон на Юпитере сначала примет определённое значение, а потом распутается, не поменяв состояния. После чего уже не сможет нормально интерферировать. Или при распутывании он может поменять состояние?

  32. PeBam:

    Узнать состояние, значит измерить. Измерение сколлапсирует фотоны в обоих местах и тоже распутает их. Почему измерение не передает информацию объяснено выше (т.к. без разницы кто измеряет, результат один и тот же).

  33. AmDen:

    но погоди, раз мы знаем результат (он один и тот же для обоих фотонов), значит мы можем этот результат потом передать обычной связью. И если фотон на Юпитере будет интерферировать сам с собой, то мы сможем узнать, через какую же щель он прошёл. Сначала получим интерференцию, а потом через несколько лет, передав инфу о состоянии фотона с Земли, узнаем щель. Он не может этого допустить. Поэтому не будет интерферировать, даже если распутан. Измерение передаёт информацию — о том, было ли измерение или нет. Сам факт распутывания — это сигнал того, что измерение состоялось. Если бы измерения не было, фотон остался бы запутанным, в неизвестном состоянии и спокойно интерферировал бы сам с собой, попутно во время интерференции распутавшись!

  34. PeBam:

    Нет, но обсуждать это на пальцах по–моему невозможно.

    Положим у фотона изначально есть предпочтение, в какую щель идти. Это предпочтение будем записывать как |0> или |1>. Еще у нас есть аппарат «щель» которая из фотона |0> делает (|0>+|1>) а из фотона |1> делает (|0> — |1>).

    Два спутанных фотона, это штука, записывающаяся в виде |00>+|11>. Теперь у тебя есть несколько возможностей.
    1) Берем фотон на Земле и сразу пуляем в экран чтобы проверить, в какую щель он пойдет. В результате система сколлапсирует либо в |00> либо в |11>. Фотон на Юпитере попадет в ту же щель. Это не является передачей информации.

    2) Берем фотон на Земле и пропускаем его через щель (на Земле). В результате имеем
    (|0>+|1>)|0> + (|0> — |1>)|1>.
    Теперь, положим, мы посмотрели, через какую щель он прошел. Пусть он прошел через 0. Получим результат:
    |00> + |01>.
    С точки зрения Юпитера этот результат ничем не отличается от изначального (т.е. для Юпитера это все та же ситуация, где фотон либо 0, либо 1, непонятно). Он так же ничем не отличается от ситуации, когда мы пропустили через щель, но не проверяли куда пойдет фотон.

    Короче, как не поверни, ничего ты с Земли на Юпитер не передашь.

  35. PeBam:

    Меня отвлекли и я соспеху наврал тебе в пункте 2.

    Точнее там будет ситуация такова:
    Если на Земле пропустят через щель, и замерять не станут, суммарно получится
    (|0>+|1>)|0> + (|0> — |1>)|1>
    что с точки зрения Юпитера «|0> или |1> с равной вероятностью».

    Если на земле пропустят через щель и замерят, то:
    * с вероятностью 1/2 получится|00> + |01>, что с точки зрения Юпитера равно (|0> + |1>),
    * с вероятностью 1/2 получится|10> — |11>, что с точки зрения Юпитера равно (|0> –|1>).

    Итого: если на земле измерять, на Юпитере будет конфигурация:
    A = {|0> или |1> с равной вероятностью}
    если не измерять, на Юпитере будет конфигурация:
    Б = {|0>+|1> или |0> — |1> с равной вероятностью}.

    Однако с точки зрения физики, конфигурации А и Б невозможно различить — они ведут себя при всех измерениях эквивалентно.

  36. YtZen:

    Ну что за чушь, а. Информация никакая никуда не телепортируется. Не вводите людей в заблуждение.

  37. M21:

    Телепортируется. Только ее прочитать никто не может. 🙂
    Там ниже в комментариях описано.

  38. Eied:

    //en.wikipedia.org/wiki/Quantum_era…

  39. Eied:

    у фотона нет изначального предпочтения, он проходит через обе щели сразу и взаимодействует сам с собой.

    Вот эксперимент, который стал базой для моих размышлений: //en.wikipedia.org/wiki/Quantum_era…

  40. AmDen:

    хм. Я не настолько всё помню, чтобы аргументированно дискутировать, но даже из общих соображений возникает вопрос: а почему конфигурации А и Б невозможно различить? Ведь видно, что в состоянии А фотон имеет одно определённое значение с равной вероятностью, и при попытке проинтерферировать его самого с собой ничего не получится. Он пролетит либо через одну щель, либо через другую, с равной вероятностью, и НЕ образует при этом интерференционной картины.

    В состоянии Б — суперпозиция двух состояний, и при посылании его через щели эти два состояния проинтерферируют, образовав при этом интерференционную картину!

    Получается, мы всё–таки можем различить эти два состояния? По наличию или отсутствию интерференционной картины?

  41. PeBam:

    По моей формализации концепции «интерференционной картины» да, можем различить, а по науке — нет.

    Из общих соображений конфигурации неразличимы т.к. любое проективное измерение на них дает одинаковый результат (у них одинаковый density operator). Как интерференция относится к проективным измерениям я на самом деле не знаю и вглубь об этой теме не задумывался, но не–проективных измерений на квантовых системах делать по текущим представлениям нельзя, так что скорее всего в моей формализации интерференционной картины ошибка и по науке надо подойти к делу чуть аккуратнее.
    Где ошибка — подумаю, но сейчас не скажу и в любом случае стоит верить науке больше чем мне.

    Более общая формулировка данного факта на самом деле есть в википедии.

  42. PeBam:

    Я тут вот что подумал. Дело скорее всего в том, что конфигурации
    |0> + |1> и |0>–|1> дают две интерференционные картины, которые сдвинуты относительно друг друга таким образом, что в сумме получаются всё те же два горба.

    Т.е. что бы ни сделали на Земле, на Юпитере интерференции саму по себе не увидят.
    Чтобы эту интерференцию увидеть, нужно знать для каждого фотона, какой был результат измерения на Земле, и отмечать только те фотоны, для которых измерение было «1» (или только те, для которых был «0»). Но для этого, опять же, нужно передавать классическую информацию с Земли на Юпитер.

  43. PeBam:

    Я так понимаю этому эксперименту нужен coincidence detector для того, чтобы учитывать лишь «правильные» фотоны. Без этого картинки интерференции не будет.

  44. PeBam:

    Вощм я полистал статью по ссылке и все понял. В частности, здесь я все правильно угадал.

    Суть такова, что поляризующий фильтр в одном месте либо пропустит фотон, либо не пропустит его, с вероятностью 50%. Для тех фотонов, которые он пропустит, на втором пути образуется интерференционная картинка. Для тех, которые он не пропустит, образуется обратная интерференционная картинка. Сумма их дает обычную не–интерференционную картинку.

    Таким образом, не передавая никакой классической информации с Земли на Юпитер, восстановить интерференционную картинку невозможно.

  45. YtZen:

    нет, не телепортируется.

  46. AmDen:

    разумное объяснение, спасибо.

    И всё–таки, раз записи отличаются, и их невозможно привести друг к другу, очень странно, что их нельзя различить. Какое–то внутреннее неудовольствие во мне от этого возникает. Но против логики ничего противопоставить не могу. Ок.

  47. PeBam:

    Это недостаток записи в виде распределения возможных состояний.
    Есть альтернативная, хоть и не столь наглядная, но в вычислениях более удобная запись, которая называется density operator. У нее такой проблемы нет — т.е. разные density operator–ы всегда различимы.

  48. M21:

    Не убивай мечту! 🙂

Добавить комментарий