Comments 84
Измерьте одну частицу в запутанной паре, и это измерение, как бы разорвав немалое пространство между частицами, мгновенно повлияет на вторую частицу.
А что если смотреть на это не как на "пугающее дальнодействие" --- а как на путешествие во времени к тому моменту, когда частицы были вместе? Легкое нарушение принципа причинности более безобидно.
Почему Вы считаете что путешествие назад во времени - "лёгкое нарушение принципа причинности", а сверхсветовое взаимодействие - более "тяжёлое"?
Возможно, потому, что существуют частицы, путешествующие в времени назад, но не существует (не открыто) частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью…
А кто доказал, что оно сверхсветовое? Разве кто-либо разнёс запутанные частицы на столько далеко, чтобы можно было отсечь погрешность измерений скорости?
Это уже давно установили, вот только взаимодействие там не обычное, передавать данные по нему невозможно.
Нарушение принципа причинности вряд ли может быть легким или тяжелым. В сверхсветовое взаимодействие как-то легче поверить. И кстати, его и легче проверить экспериментально. Для этого достаточно создать, например, две пары запутанных между собой частиц, и одну из частиц каждой пары доставить куда-нибудь в место, находящееся на расстоянии как от Земли до Марса, а затем начать менять состояние частиц. Одна из пар будет использоваться для передачи квантового состояния "туда", а вторая - "обратно".
А разве измерение не нарушит квантовую запутанность? Мне всегда казалось, что определить, передали мы что-либо или нет, можно будет узнать, только сравнив квантовые состояния пары посредством обычного канала связи. Или всё же это возможно?
Тут основная проблема, что измеряя, ты не знаешь, ты этим измерением зафиксировал состояние или измеряешь уже зафиксированное при измерении другой частицы.
Измерением нельзя передать информацию. Измерением мы фиксируем состояние, а не управляем состоянием.
Или к таким частицам не примирительно понятие "время". То есть они разделены физически но не во времени. Это по сути одна и та же частица.
С точки зрения теории относительности дальнодействие, нарушение причинности, путешествие во времени и сверхсветовое перемещение — суть одно и то же. Это выход взаимодействия за световой конус. Если вы допускаете что-то одно из этого списка, то неизбежно последуют все остальные феномены.
Ни какого дальнодействия и путешествий во времени. Это как сказка о паре ботинок. Есть два ботинка, один левый, а второй правый. Кладём их в две коробки, при этом мы не знаем который в какую. Можем ещё перемешать коробки - "запутать". Потом один отправляем на Альфу центавра, а второй оставляем на Земле. Прилетев на Центавра и вскрыв коробку, мы будем точно знать - какой ботинок на Земле.
Или я ошибаюсь?
Ошибаешься. Другая метафора нужна.
Ты получил монетку в коробке. Во время доставки коробку трясли, так что какой стороной лежит монетка непонятно. Открываешь коробку. Монетка упала орлом. Если открыть другую коробку на Альфе Центавра, то монетка там будет лежать решкой.
Чудеса!
Да, но открывать коробку не сотрясая оную (т.е. измерять спин не взаимодействуя с частицей) мы не можем, поэтому открывая коробку на Земле мы увидим орла или решку с вероятностью 50/50 вне зависимости от того, что было сделано с коробкой на Альфе. Решкой она будет лежать только до открытия коробки и об этом мы можем знать только исходя из того что в коробке на Альфе она лежала орлом. Из-за этого и не получается сделать сверхсветовую связь.
Модифицирую вашу метафору. Монета бешено вращается на ребре. Как только её фиксируют измерением, она предстает решкой в одном месте и орлом в другом...
Это не совсем так. Связанные состояния это не раскладывание ботинок в разные коробки(теория о локальных скрытых параметрах). И тем более ботинкам нельзя приписывать квантовые свойства. Почитайте о нарушении неравенствах Белла.
ИМХО это похоже на такое: вы берете кучу коробок с ботинками, разрезаете эти коробки пополам, рассылаете все левые половинки коробок на альфу центавра.
После этого вы берете, и отправляете под пресс остатки коробок на Земле
А) через одну (каждую вторую), отправляете список отправленных под пресс на альфу центавра. Там выбрасывают все коробки вне списка, вскрывают оставшиеся коробки из списка - о чудо! почти все ботинки в этих коробках - 39го размера!
Если же на Земле отправляют под пресс только
Б) каждую третью - то получив на альфе центавра список отправленных под пресс, там увидят, что у них в отмеченных коробках будут много ботинок 38,39 и 40 размеров.
Казалось бы - мы сможем заметить разницу между А и Б (больше 80% обуви - только 39й размер, или это 38-40 размеры), но если не знать списка коробок (который к вам на альфу центавра привезут на перекладных фотонах через несколько лет), то распределение размеров обуви равномерное :)
PS: если что, то это я тут пересказываю свой рассказ, когда я дочке пытался объяснить "как папка понял вот этот эксперимент"
мне больше понравилась метафора с носками.. надел на левую ногу и там на альфе Центавра оказался правый носок))
Одна вода какая-то, ELI5 что такое контекстуальность
Что за поток сознания я только что прочел?...
Похоже именно этот человек пишет административный кодекс рф, свод остальных законов и самые непонятные инструкции к системам и устройствам.
Это вопрос, над которым учёные бились изо всех сил.
Хотелось бы понять, как именно выглядит процесс «биения учёных изо всех сил».
Ничего не понял. Вы мне скажите, когда передачу данных то сделают на основе этой квантовой магии?
Да уже можно, называется квантовая телепортация. Передаете квантовое состояние из одного места в другое. Можно и информацию передавать. Конечно, не быстрее скорости света и с наличием классического канала связи.
Никогда.
Спросим у капитана очевидность, он знает. Все что вы можете приготовить согласно КМ описывается вектором состояния, который суть почти вероятности исходов всех возможных экспериментов. Отсюда и нелокальность и "контекстуальность". Незачем высасывать из пальца частные загадки относительно теории, которая прямо и говорит, что мир вот таков (хоть оно работает и дико на первый взгляд).
"вектор состояний" - это "скрытые параметры", или что-то другое?
Создали систему, система очень маленькая и изолирована. С системой моно что-то сделать (например, столкнуть с другой) и получить один из N возможных результатов, но систему нельзя непосредственно ощупать как обычный предмет - для этого она слишком мала.
Тогда вопрос - как описать состояние такой системы? Есть хороший ответ - нужно описать некий эксперимент, результат которого отразит состояние системы настолько полно, насколько это возможно. Эксперимент имеет N возможных исходов. Можно записать вероятность каждого исхода, получим столбец чисел. Этот столбец чисел-вероятностей исчерпывающе описывает все что можно ждать от системы в конкретном эксперименте.
Это уже почти "вектор состояний" КМ, но еще не совсем. Что если мы поставим другой эксперимент, который тоже отразит все что есть в системе? Тогда получим другой столбец чисел.
Вопрос: как получить один столбец, если мы знаем второй? Оказывается, никак.
Но если к каждой вероятности добавить еще одно число - фазу, тогда оказывается всегда можно записать матрицу преобразования вероятностей одного эксперимента к другому.
Такой столбец чисел с фазами - это и есть вектор состояний.
В случае когда N очень велико или бесконечно велико столбец чисел превращается в функцию и называется "волновой функцией".
Дальнейший анализ этой схемы, когда мы все описываем с помощью векторов состояний приводит к странному выводу, что это не может работать если считать что система уже имеет какое-то внутреннее конкретное устройство (скрытые параметры). Приходится признать, что природа как и мы знает о системе только ее вектор состояния и генерит результат эксперимента по нему.
Это было самое краткое изложение КМ...
«Чтобы по-настоящему понять, как устроен мир, нужно досконально разобраться в квантовой контекстуальности», — считает КабельоКонтекстуальность проявляется не только на квантовом уровне, хотя и является базовым свойством. Она присуща и классическим системам, просто ей пренебрегали. Известно, что технически сложно с помощью одного прибора одновременно измерить значение какого-либо параметра и его изменение. Напр, с помощью лазерного дальномера одновременно определить точно положение и скорость объекта, т.е. померить х и dх одновременно. Это всегда будет приближенно. Но в отличии от кв. механики в классике на точность этих измерений не накладываются формальные ограничения аналогичные соотношению неопределенности.
Это верно не только для физических систем, но и психических феноменов, таких как принятие решений, перцепция, и др. Напр, является хорошо установленным фактом, что ответ на вопрос состоящий из двух последовательных утверждений может зависеть от их порядка — своеобразный аналог некоммутативности измерений в КМ (широко известный и обсуждавшийся пример, там же другие). Мы воспринимаем это свойство, как проявление субъективности. Влияние эффекта порядка приходится учитывать в опросах и исследованиях. Это привело к идеи использования кв. формализма для описания подобных феноменов, имеющего большую предсказательную силу в сравнении с использованием классических вероятностных формализмов, см. квантово-подбные системы (обзоры 1, 2). Сторонники этого подхода разработали даже собственный вариант интерпретации КМ известной как Брюссельской (это недалеко от Копенгагена:), расширенной на область квантового познания и в явном виде учитывающую свойство контекстуальности.
Не стоит рассматривать запутанные частицы как абсолютно разные частицы и искать фантастические силы, сверхсветовые движения, путешествия во времени, связывающие эти частицы. После запутывания частицы нельзя рассматривать по оддельности. Это как бы локализация одной частицы в разных местах. Точнее не самих частиц а их свойств.
А один фотон - он же так же себя ведет на своем пути (ака "одна сторона" тут, где он появился, а его "вторая сторона" - там где он задетектился) ? Так чтобы можно было померять какое-то свойство в конце пути и обнаружить что оно влияло на фотон (фотоны) в начале пути ?
Говорить о свойствах фотона пока мы не измерили его свойства - бессмысленно. Соответственно нельзя влиять на фотон в начале пути измеряя его свойства в конце пути.
да, я про то, что если его измерить в начале пути (через связанную частицу) и потом - в конце пути, то условия измерений в конце пути - они же будут влиять на результаты измерений в начале пути ?
Иногда да ;) Можно построить эксперимент, который будет влиять на прошлое.
прямо "одна нога тут, а вторая там" IRL
Нет такого эксперимента либо его интерпретация некорректна.
Это эксперимент с отложенным выбором. Вступать в аргументированную дискуссию по интерпретации я не готов. Мне тут важнее мнение моих авторитетов, например, Брайна Грина.
Эксперимент с отложенным выбором можно описать в рамках классической квантовой механики и никаких парадоксов там не возникает. Возникает неправильное трактование или понимание эксперимента. Процитируйте Браяна Грина где он утверждает, что это парадокс?
Прочитал статью, но увы, с первого раза не понял что за "контекстуальность" такая. Может кто-то понял и сможет объяснить?
В любом случае за статью спасибо, по крайней мере за то что указали существование чего-то нового и интересного:)
Что это, как это? То есть ничего не измеряли, но могли бы?..
Точно также ЭПР теоретически доказали существование феномена, кот. в последствии получил название запутанности. Но исходя из метафизических реалистических представлений они не поверили результату своего доказательства, а интерпретировали его как док-во неполноты квантово-механического описания. Позже Белл нашел путь экспериментальной проверки результата этого гипотетического (мысленного) эксперимента, и они в последствии подтвердили существование этого феномена. То же самое произошло с экспериментальным подтверждением квантовой контекстуальности, и это уже основательный подкоп под сами реалистические представления. Это более общий результат нежели подтверждение нелокальности.
Но это не конец истории, т.к. речь идет о опровержении теорий с локальными скрытыми переменными, есть др. варианты для кот. вопрос не закрыт, в частности, нелокальных скрытых переменных, как в интерпретации КМ де Бройля — Бома.
Книгу посмотрю, спасибо.
По поводу "дальнодействия", то есть квантовой запутанности:
Уже давно один из учеников Фейнмана, который тоже нобелевку получил, этот парадокс объяснил тем, что запутывая частицы мы сразу закладываем результат, просто мы не знаем, какой до факта измерения
Он приводил красивую аналогию с картами:
У нас есть 2 карты, пусть будут туз пик и туз червей. Я их старательно перемешиваю, одну даю вам, другую забираю себе. Карты мы не смотрим пока. Вы улетаете в Америку, всё ещё не смотря карту, я жду в России, тоже не смотрю.
Какое предположение о карте мы можем дать сейчас? Очевидно, что 50/50
Теперь, когда вы в Америке, да хоть на Альфа Центавра, я смотрю свою карту и мгновенно понимаю, какая у вас
То же и с частицами. Нет там скрытых переменных, но фактом запутывания мы уже предопределили результат, хотя, как и с картами, до поры не знаем, какой
К сожалению нет. Эксперимент показывает, что скрытые переменные не работают. С 50/50 достаточно просто. Не просто, когда начинают измерять, например спин, по осям 120 градусов.
Вы все не так поняли. Это эксперимент, показывающий как работала бы квантовая механика, если бы она была классической теорией. Но она как раз так не работает. Когда вы тащите карту вы не просто ее тащите, вы еще выбираете, образно говоря, под каким углом вытаскивать карту из колоды. И результат зависит от этого угла, что легко проверить экспериментируя с картой про которую известно как она приготовлена.
Когда вы тащите вторую карту, то результат зависит одновременно от угла вытаскивания второй, угла первой и результата первой. Это невозможно без "дальнодействия". Влияние это конечно вероятностное, поэтому непосредственно его не видно и может казаться что есть некий обходной путь как не передавая угол измерения первой получить на второй правильную статистику. Но неравенства Белла как раз опровергают возможность существования такого обходного пути.
взяли два ботинка, правый и левый. случайно разместили их в 2 коробки
одну коробку унесли на 100000 километров и открыли, узнав что в ней правый ботинок. ВАУ, открывшие коробку знают что в другой лежит левый ботинок, а ведь ее и не открывали и находится она далеко. квантовые чудеса
если что вся магия что у квантовых систем действительно случайно (не известно как и не возможно в принципе узнать как) распределялись ботинки в самом начале. и все
Зачем вы это пишете, если все знают что это неправда?
уверены?
Совершенно. Ваши ботинки по неравенствам Белла будут локальными а квантовые системы нет.
ну с локальностью все не так однозначно, как вы пытаетесь себе представить. вы из тех кто считает мир прям реально таким вот волновым, наверное еще и с многомировой интерпретацией?
вас устроит, если распределение ботинков будет на основе распада крупицы урана?
вас устроит, если распределение ботинков будет на основе распада крупицы урана?
Конечно нет. Потому что и в этом случае статистика ботинков не будет схода с квантовой. И она не нарушит неравенств Белла в частности.
Если кратко, когда вы открываете ящики с ботинками то какой ботинок там будет зависит от того как конкретно вы держите каждый ящик - в направлении на север или на восток. С учетом этого фактора в обычном не квантовом мире вы не сможете воспроизвести то что дает КМ даже при наличии источника абсолютной случайности.
Есть еще концепция супердетерменизма, которая позволяет нарушить неравенства Белла в абсолютно детерминированном и локальном мире. Но никто не может представить как она может работать.
а вы уверены что понимаете какую часть аналогии показывает история с ботинками? потому что история с тем как держать ящик тут не при чем вообще
Уверен и она ошибочная.
если что вся магия что у квантовых систем действительно случайно (не известно как и не возможно в принципе узнать как) распределялись ботинки в самом начале. и все
Это не верно.
Если ботинки распределились в начале, это уже не квантовая механика. КМ они распределяются в момент когда открывают коробки. Это доказывается в частности неравенствами белла.
Есть более точная. Есть такие носки (сейчас самые распространённые) которые продают парами. Носки в этих парах одинаковые, то есть каждый можно одеть на любую ногу: хоть на правую, хоть на левую. Предположим, что носки не могут занимать такое состояние, ведь носок всегда либо правый, либо — левый. Значит носок, который занимает невозможное право-левое состояние — запутанный. Но занимать он его может, только если есть другой запутанный носок — его пара.
Итак. У нас есть пара запутаных, праволевых, носков. Если мы одеваем любой из носков на конкретную ногу, например, левую, то второй носок автоматически становится правым. Ведь его теперь (по правилам квантовой механики) нельзя одеть на левую ногу. Для простоты предположим, что классический мир тем и отличается от квантового, что второй носок мы можем одевать независимо от первого на любую ногу, но в квантовом мире это не так.
Теперь предположим, что один человек взял носок из запутанной пары на Марс, а другой человек взял другой носок из этой пары на Венеру. Когда один из этих людей оденет свой носок на свою ногу, второй носок автоматически станет носком для другой ноги, но для какой именно определилось в момент одевания первого носка, а не в момент когда разлучили пару. Причём второй человек не узнает обо всём этом, пока сам не попробует одеть свой носок.
У второго человека есть следующие варианты: он одевает свой носок и у него всё получается с первой попытки. Никакой новой информации он тогда не узнает. Либо он не сможет одеть носок с первой попытки. Тогда он поймёт, что другой обладатель носка на эту (правую или левую) ногу уже свой носок одел и теперь у каждого носка есть конкретное (только для правой или или только для левой ноги) состояние. Оставшийся носок можно одеть только на другую ногу (противоположную той, на которую носок успели одеть раньше). Как-то так. Естественно, что в классическом мире никаких таких странных ограничений нет, поэтому и аналогия с ботинками не работает.
Есть такие носки… Естественно, что в классическом мире никаких таких странных ограничений нет, поэтому и аналогия с ботинками не работает.Так можно фривольно проиллюстрировать нелокальность при измерении свойств пар запутанных частиц. Но ее можно расширить и на квантовую контекстуальность (КК) обсуждаемую в статье. Считается что нелокальность является частным случаем проявления КК для пространственно распределенных измерений кв. систем. Это отмечается во многих публикациях по КМ, см. в статьях на вики. Пример с носками можно расширить следующим образом. Два носка можно разнести в разные места далеко друг от друга, один из них наденут (произведут измерение), при этом определится его левость-правость, и сразу же определится сторона другого носка. Его можно будет одеть только на эту ногу. Фривольная иллюстрация КК состоит в том каким носок окажется левым или правым при надевании на ногу (измерении) в зависимости от того, что надето на голове у человека — кепка или панамка (аналога результата другого совместимого измерения), в контексте одевания человека, как аналога измеряемой кв. системы. При этом также возникают кв. корреляции, но предположения о нелокальности не требуется, поэтому КК считается более общим свойством кв. систем. Остается только повторить — естественно, что в классическом мире никаких таких странных ограничений нет. Человека может надеть разную одежду и в разном порядке. Хотя и здесь ограничения имеются, носок на голову можно попытаться натянуть) но вряд ли это закончится успешно. Впрочем в некотором виде контекстуальность проявляет себя и на макроскопическом уровне. Однако ее эффектами пренебрегают, как и любыми квантовыми, или пытаются использовать для описания ее аналогов кв. формализм, как в случает описания некоторых ментальных феноменов.
Кому бы ответить? Пусть будете вы. Запутывая кванты мы совершенно определенным образом влияем на их волновые функции.
Волновые функции фундаментально носят случайный характер, но повлияв на одну мы меняем и вторую спутанную однозначно
Криво у меня выходит, почитайте лучше книгу ученика Фейнмана. Пара минут гуглинга не дала мне найти его имени, но это не так сложно
В n+1 измерении между "бесконечно удаленными" частицами может не быть растояния в принципе, а в n+2 бесконечность с точки зрения измерения n становится вполне осязаемой, представляемой и измеряемой.
Жуткий квантовый феномен, о котором вы, возможно, не слышали — контекстуальность