Возможна ли мгновенная передача информации? Эксперименты с квантово запутанными частицами


    Доброго времени суток всем!
    Мы продолжаем рассматривать возможности квантовой механики для передачи информации с использованием корреляции квантово-запутанных частиц. В отличие от классических способов связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния. Трудность заключается в том, чтобы найти способы кодирования и декодирования передаваемой информации. Данная статья посвящена поиску решений данной задачи и возможности создания экспериментальной установки. Если вас тоже интересует данная задача — добро пожаловать под кат!

    Напомню, что в прошлой статье мы рассматривали одну из возможных схем для передачи информации между двумя удаленными объектами. В частности была рассмотрена оптическая схема со светоделителями для получения интерференции, а также схема детектирования и квантового стирания с использованием двух даун-конверторов. В комментариях было множество обсуждений по поводу работоспособности такой схемы, а также критика со стороны хабрапользователей, что применение даун-конверторов приводит к взаимодействию с исходной частицей, сдвигу фаз интерференционного паттерна и прочим неприятным последствиям. Я не исключаю такой возможности, поэтому после детального рассмотрения решил исключить использование даун-конверторов и построить схему с использованием круговых и линейных поляризаторов. Забегая вперед, могу сказать, что у данного решения есть свои трудности, вследствие которых невозможно получить картину интерференции. Для решения этих трудностей мы применим элегантный подход, вытекающий из следствия самой квантовой механики. Я глубоко благодарен всем, кто участвовал в обсуждении прошлой статьи. Ваши доводы и критика помогли мне глубже понять сопутствующие трудности, искать больше информации и находить новые решения.

    Для начала рассмотрим реальную экспериментальную установку. Луч лазера попадает на нелинейно-оптическое устройство: кристалл бета-бората бария (BBO), благодаря которому один фотон преобразуется в два запутанных фотона более низкой частоты. Процесс, известен как спонтанное параметрическое рассеяние. Полученная пара фотонов следуют разными путями, один из которых поступает непосредственно на детектор 1, а второй проходит через двойную щель и попадает на детектор 2. Оба детектора подключены к схеме совпадений, гарантируя, что будут учитываться только запутанные пары фотонов. Шаговый двигатель перемещает второй детектор и сканирует целевой область, создавая карту интенсивности, которая формирует знакомую картину интерференции.


    Для фотона, проходящего через двойную щель перед каждой щелью помещаются круговые поляризаторы, создающие поляризацию света по часовой стрелке при прохождении одной щели, и поляризацию против часовой стрелки при прохождении другой щели. Фотоны проходящие через поляризатор по часовой стрелке не могут пройти через поляризатор направленный против часовой стрелки. А фотоны проходящие через поляризатор против часовой стрелки, не могут пройти через поляризатор направленный по часовой стрелке. Круговые поляризаторы «маркируют» фотоны, разрушая интерференционную картину на втором детекторе (Законы Френеля-Араго).

    Далее вводится линейный поляризатор на пути первого фотона, позволяющий получить диагональную поляризацию фотонов. Запутывание обеспечивает также дополнительную диагональную поляризацию в своем партнере, которая проходит через двойную щель. Это меняет эффект круговых поляризаторов — теперь каждый фотон способен пройти через круговые поляризаторы по часовой стрелке и против часовой стрелки. Таким образом, больше невозможно определить по какому пути прошли фотоны, и интерференционные полосы восстанавливаются.

    Рассмотрим это подробнее на следующем примере. Представим себе Алису, использующую линейную или круговую поляризацию на первом детекторе мгновенно влияя на результаты измерения Боба на втором детекторе. Предположим, что кристалл BBO производит следующее состояние:


    Если Алиса помещает круговой поляризатор перед детектором, который отфильтровывает фотоны с поляризацией по часовой стрелке, то каждый раз, когда Алиса измеряет фотон, соответствующий фотон Боба обязательно имеет поляризацию по часовой стрелки:


    Поскольку Боб разместил возле каждой щели противоположные поляризационные фильтры, мы знаем, что эти фотоны могут пройти только (скажем) первую щель. Из этой щели они попадают на экран в соответствии с волновой функцией:


    где a — расстояние между прорезями, d — расстояние от щелей до экрана, а x — расстояние до середины экрана. Интенсивность света на экране (количество фотонов) будет пропорциональна квадрату амплитуды этой волны, другими словами


    Аналогично, когда Алиса измеряет фотон с поляризацией против часовой стрелки, соответствующий фотон Боба оказывается поляризованным против часовой стрелки, который может проходить только через вторую щель и попадать на экран с волновой функцией


    Обратите внимание, что единственным отличием является знак a / 2, потому что фотон испускался из другой щели. На экране мы также увидим пятно, — но это другое пятно, который сдвинут на расстояние a. Здесь есть один важный момент: если Боб никогда не узнает, какую поляризацию применила Алиса, то Боб на самом деле видит на своем экране сумму двух интенсивностей:


    поскольку оба они производятся в равных количествах кристаллом. Боб может различать только два пика в своих данных. Только после получения результатов измерения Алисы он сможет увидеть, что для набора фотонов, где Алиса измерила поляризацию по часовой стрелке, подмножество фотонов Боба распределилось согласно image а для набора фотонов, где Алиса измеряет поляризацию против часовой стрелки, подмножество фотонов Боба распределилось согласно image

    (два пика и их сумма, когда Алиса измеряет поляризацию фотонов с помощью кругового поляризатора)

    Теперь рассмотрим ситуацию, когда Алиса будет использовать линейный поляризатор вместо кругового. Первое, что нужно сделать, это записать волновую функцию системы в терминах состояний линейной поляризации:


    При использовании Алисой горизонтального поляризатора, волновая функция фотонов Боба окажется в состоянии суперпозиции поляризации по часовой стрелке и против часовой стрелки. Это означает, что фотон действительно сможет проходить через обе щели! При попадании на экран мы получим амплитуду волны

    и его интенсивность

    гдеimage представляет собой разность фаз между двумя волновыми функциями в положении х на экране. Теперь на экране действительно интерференционная картина! Аналогично, если Алиса будет использовать вертикальный поляризатор, то амплитуда волн фотонов Боба равна

    а интенсивность

    И снова на экране возникает интерференционная картина, но она слегка изменилась от предыдущего из-за разности фаз фотонов, пересекающих горизонтальный и вертикальный поляризатор.

    Так может ли Алиса послать сообщение Бобу, кодируя свое сообщения с использованием линейных и круговых поляризаторов? К сожалению нет. Так как Бобу не сообщили, какая поляризация была использована Алисой, все, что он видит, является суммой двух интерференций. Следовательно, результат,


    снова является пятном.


    (два шаблона интерференции и их сумма, когда Алиса измеряет поляризацию фотонов с помощью линейного поляризатора)

    Корреляции меняются в зависимости от того, какой эксперимент проводит Алиса. Несмотря на то, что общая картина одинакова, два подмножества в итоге дают радикально разные корреляции: если Алиса использует линейную поляризацию, то полная картина на экране формируется из двух интерференционных картин, а если Алиса использует круговую поляризацию, то картина представляет собой сумму двух пиков.

    Чтобы обнаружить интерференцию потребуется изменить данный эксперимент следующим образом: вместо двух щелей с круговыми поляризаторами необходимо будет установить интерферометр Маха Цендера. Рассмотрим подробнее принцип работы данного интерферометра и попробуем узнать, что измениться при его использовании.

    ИНТЕРФЕРОМЕТР МАХА ЦЕНДЕРА
    На входе интерферометра находится полупрозрачное зеркало, расщепляющее световой поток на два луча. Отражаясь от двух непрозрачных зеркал они сводятся вместе во втором полупрозрачном зеркале. Будь фотон классической частицей то с вероятностью 50% он мог бы пройти через первое полупрозрачное зеркало, и с вероятностью 50% отразится от него.
    Допустим, фотон прошел первое полупрозрачное зеркало и двигается по нижней ветке. На втором полупрозрачном зеркале он также может пройти или отразиться с вероятностью 50%. То есть вклад нижней ветки таков: 25% от исходного количества фотонов будут двигаться вверх после второго полупрозрачного зеркала и 25% вниз. Если же фотон отразился на первом полупрозрачном зеркале и пошел по верхней ветке, то на втором полупрозрачном зеркале он тоже может либо пройти либо отразиться. Вклад верхней ветки также будет по 25% вверх и вниз. Общая вероятность есть сумма вкладов от двух веток и составляет 50%, что фотон будет двигаться вверх после прохождения второго полупрозрачного зеркала и 50% что вниз.

    Если же провести реальный эксперимент, мы увидим, что все фотоны пройдя прибор будут двигаться вниз. Ни один фотон после второго полупрозрачного зеркала не будет двигаться вверх. Дело в том, что пройдя первое полупрозрачное зеркало фотон будет описываться не классическими вероятностями, а квантовой суперпозицией.

    Обозначим базисными кет-векторами со стрелочками два возможных направления движения фотона: вверх и вниз. Тогда изначально фотон будет описываться вектором состояния «вниз». После прохождения первого полупрозрачного зеркала фотон будет в суперпозиции базисных векторов «вверх» и «вниз». Эта суперпозиция является еще одной физической реализацией кубита, наравне со спином электрона и поляризацией фотона.
    Квадраты абсолютного значения амплитуд вероятности как раз будут классические вероятности прохождения и отражения фотона. После первого полупрозрачного зеркала они будут совпадать с классическими: 50% что фотон движется вверх и 50% что вниз. После прохождения второго полупрозрачного зеркала амплитуды вероятности изменят свои значения. Причем в рамках квантовой механики можно посчитать, что одна из них будет равна нулю, а другая единице. То есть фотон вернется в состояние, описываемое базисным вектором вниз. Со стопроцентной вероятностью после прохождения второго полупрозрачного зеркала фотон будет двигаться вниз.

    На выходе второго полупрозрачного зеркала наблюдается ни что иное как интерференция фотона с самим собой. Если мы попытаемся узнать по какому из плечей интерферометра действительно прошел фотон, то интерференция пропадает.

    ЭКСПЕРИМЕНТ
    Попробуем разместить круговые поляризаторы в интерферометре Маха Цендера. На одном плече интерферометра установим круговой поляризатор по часовой стрелке. На другом плече установим круговой поляризатор против часовой стрелки. Причем на верхнем плече круговой поляризатор устанавливается непосредственно после полупрозрачного зеркала. На нижнем плече круговой поляризатор устанавливается после отражающего зеркала. Дело в том, что фотон с круговой поляризацией отражаясь от зеркала меняет направление поляризации на противоположный. Поэтому для фотонов, которые не отразились от полупрозрачного зеркала, круговая поляризация устанавливается после отражения от зеркала.
    Наличие поляризаторов в интерферометре дает потенциальную возможность определить путь, по которой прошел фотон. Поэтому фотон будет проходит либо по верхнему плечу, либо по нижнему плечу, и никогда не пройдет через оба плеча одновременно. Соответственно мы не наблюдаем интерференцию на выходе. Отсутствие интерференции приводит к тому, что на выходе мы получим 50% фотонов направленных вверх и 50% фотонов направленных вниз.

    Ситуация изменится, если использовать квантово-запутанные частицы. Допустим луч лазера попадает на нелинейно-оптическое устройство: кристалл бета-бората бария (BBO), благодаря которому один фотон преобразуется в два запутанных фотона более низкой частоты. Полученная пара фотонов будут следовать разными путями, один из которых проходит круговой поляризатор и попадает непосредственно на детектор 1, а второй проходит через интерферометр с круговыми поляризаторами и попадает на детектор 2 или 3.
    Если на пути первого фотона разместить круговой поляризатор мы также не увидим интерференцию. Соответственно, на выходе мы получим 50% фотонов направленных вверх и 50% фотонов направленных вниз.
    Но если на пути первого фотона разместить линейный поляризатор расположенный по диагонали, то запутанное состояние обеспечит дополнительную диагональную поляризацию в своем партнере. Наличие дополнительной линейной поляризации позволит фотонам пройти через оба плеча и интерферировать самим собой. При этом интерференция будет иметь разность фаз (фотоны, партнеры которых прошли через линейный поляризатор и партнеры которых не прошли, создадут на экране интерференцию, смещенный друг относительно друга). Полагаю, как и в первом эксперименте, мы не увидим интерференционных полос на выходе интерферометра. Несмотря на это, фотон на выходе из второго полупрозрачного зеркала вернется в состояние, описываемое базисным вектором вниз. Поэтому после прохождения второго полупрозрачного зеркала все фотоны будут двигаться вниз.

    Такая схема реализации удобна тем, что не требует устанавливать схему совпадений запутанных частиц, выпускать фотоны поодиночке и анализировать положение каждого фотона на экране. Устанавливая или убирая линейный поляризатор на пути запутанных частиц можно моментально влиять на распределение их партнеров между детекторами 2 и 3. Достаточно сравнить интенсивность светового потока в обоих детекторах и определить передаваемый бит информации. Естественно, на выходе кристалла BBO не все фотоны получатся запутанными. Количество запутанных пар будет составлять несколько десятков процентов из общего числа. Но даже небольшое изменение интенсивности света могут быть зафиксированы детекторами, что позволит расшифровать передаваемую информацию. Второй большой плюс состоит в том, что запутанные пары не находятся в состоянии суперпозиции между собой. Это позволяет им взаимодействовать с окружающей средой и при этом не разрушать передаваемую информацию, в отличии от квантовой телепортации, когда взаимодействие с воздухом или оптическим кабелем разрушает волновую функцию фотона.

    СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ
    Применение такой схем позволит достичь минимальной задержки при передачи информации на большие расстояния. Скорость передачи информации может существенно превосходить скорость света в вакууме. Некоторые утверждают, что СТО/ОТО запрещает передачу информации со скоростью выше скорости света. Идея конечности скорости света была предложена Пуанкаре и получена из формул Максвелла. При этом изначально речь шла об электромагнитном поле, а затем с лёгкой руки Альберта Германовича была распространена на все массивные и безмассовые материальные объекты. Важно подчеркнуть, что об информации речи не было, если открыть любую книжку по СТО/ОТО, информация не присутствует в математическом формализме. Поэтому когда утверждают о том, что СТО/ОТО запрещает передачу информации выше скорости света, делается неявное предположение, что иного способа, кроме как «посадить информацию» на пучок фотонов/электронов и т.д. не существует.

    ЭНТРОПИЯ
    Как мы знаем энтропия – это мера беспорядка. Считается, что течение времени приводит к увеличению энтропии. Значит, прошлое должно иметь меньшую энтропию, чем будущее. И если мы попытаемся вернуться в прошлое, то это приведет к проблеме возросшей энтропией. В действительности энтропия никак не связана с передачей информации, поскольку мы не отправляем в прошлое никакие материальные тела. Поэтому проблему возросшей энтропии термодинамических систем нельзя применять к фотонам.

    ПРИНЦИП ПРИЧИННОСТИ
    Одним из основных проблем мгновенной передачи информации является нарушение принципа причинности. Заметим, что современная физика нигде не требует соблюдения причинности на квантовом уровне, поэтому её среди постулатов физики нет. Существуют квантовые эксперименты, в которых стрела времени вполне может быть повернута вспять. Однако от соблюдения причинности человек пока отказаться не может, т. к. это противоречит нашей логике.

    Согласно теории относительности Эйнштейна мгновенная передача информации позволяет получить информацию прежде, чем она будет отправлена. Например, если решим отправить информацию самому себе, то можем провести эксперимент таким образом, чтобы получить информацию до того, как мы его отправим. Допустим, что мы будем передавать информацию с помощью запутанной пары. Тогда один фотон пройдет через интерферометр и попадет на детектор, а второй фотон, например, отправится на Луну, где отразится от зеркала и вернется обратно к нам.
    Устанавливая или убирая линейной поляризатор на пути второго фотона, мы можем влиять на результат на выходе интерферометра. Значит, наблюдая за детекторами на выходе интерферометра, мы будем заранее знать, какую информацию решим отправить через 2,5 секунды (время полета фотонов до Луны и обратно). Это может привести к «парадоксу убитой дедушки», когда мы увидели одно значение, а решили отправить противоположное.

    Данную проблему позволяет решить теория альтернативных реальностей Хью Эверетта, у которого на сегодняшний день имеется много сторонников. Согласно теории Эверетта, существует бесчисленное множество альтернативных реальностей. При каждой возможности выбора наша реальность делится на несколько альтернативных реальностей, в которых реализуются все возможные варианты выбора. Реальности могут пересекаться и расходится, образуя множество вариантов прошлого и будущего.

    По этой теории интерференция на двух щелях – это пересечение двух схожих реальностей без какого либо коллапса волновой функции. В одной реальности фотон проходил через первую щель, в другой реальности фотон проходил через вторую щель. При пересечении двух реальностей получается, что фотон проходил через обе щели. Мы не можем узнать через какую именно щель прошел фотон, потому что прошлое фотона для нас неопределенно. Тоже самое относится к будущему. После излучения фотона мы не можем знать где оно находится. Фотон может находится где угодно, и в каждой версии будущего реализуется один из вероятностей, где траектория фотона точно определена.

    Если теория Хью Эверетта верна, то наше решение отправить противоположное значение вместо увиденного не приведет к «парадоксу убитой дедушки». В данном случае мы получим лишь среднее значение из двух возможных вариантов, по которому уже не сможем определить какую информацию решили отправить себе в будущем. Мы можем отправить любой вариант и это не приведет никаким проблемам.

    Проведение реальных экспериментов, возможно, позволят нам получить экспериментальное подтверждение данной теории. Хотя косвенное подтверждение теории уже имеется. Например, существует возможность получить фотографию микроскопических объектов, не возмущая исследуемый объект (т.е. не направляя на объект ни единого фотона). Данное явление активно изучается с целью построения новых типов микроскопов.

    АНАЛИЗ БУДУЩЕГО
    Теория многомировой интерпретации не означает, что нет никакой возможности получить достоверную информацию из будущего. Использование вышеописанной схемы в детерминированных системах позволит получить достоверный прогноз с высокой степенью вероятности. Например, если мы решим узнать «исчезнет ли завтра Луна», то во многих альтернативных вариантах развития событий (расходящихся из нашей сегодняшней реальности) такая вероятность будет минимальна. Соответственно, результаты эксперимента будут указывать преимущественно на один вариант ответа. Можно также получить прогноз погоды с высокой степенью достоверности, минуя огромное количество вычислений в суперкомпьютерах. Возможности применения в области прогнозирования весьма велики. Одним из важных задач для анализа может выступать прогнозирование важных решений и анализ их последствий.

    Следует отметить, что до реального использования в области прогнозирования будущего еще далеко. Чтобы получить задержку на сутки, потребуется вывести спутник с зеркалом на границу Солнечной системы и изготовить очень качественный лазер с минимальным углом расходимости. Если использовать многократное переотражение луча, потребуется создание идеально отражающих диэлектрических зеркал. Например, за сутки придется 70000 раз переотразить луч лазера между Землей и Луной. Возможно, решением станет замедление скорости света при помощи сверхохлажденной среды, известной как конденсат Бозе-Эйнштейна. Насколько мне известно, физикам из Роуландовского института научных исследований удалось замедлить скорость света до 17 метров в секунду, а через несколько лет группе ученых из Гарвардского университета удалось даже полностью остановить свет на 10-20 мс.

    Источники:
    Quantum eraser experiment
    Интерференция кубита с самим собой
    Реально ли многомирие?
    Поделиться публикацией
    Комментарии 169
      +1
      Вы утверждаете, что
      Скорость передачи информации может существенно превосходить скорость света в вакууме.

      Я не нашёл определения «скорости передачи информации» в вашей статье. Каким образом вы её определяете?
        +4
        Правильно ли я понял, что вы опровергли No-communication theorem?

        Вообще выглядит все интересно, но пока больше напоминает эдакие хитроумные варианты вечного двигателя, которые выглядят вполне рабочими.
          +1

          Я лишь предложил схему эксперимента основываясь на квантово механических расчетах. Критерием истины всегда является практический эксперимент.

          +1
          В отличие от классических линий связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния

          Не понял уже этого утверждения. На мой (дилетантский, надо сказать) взгляд квантовая запутанность не передает вообще никакой информации. Ну да, вы можете случайным образом разделить два ботинка, положить в коробки, одну коробку дать Бобу, вторую Алисе. И когда Боб свою откроет, и увидит, что у него левый ботинок, Алиса быстрее скорости света может узнать, что у неё правый. С квантовой запутанностью ведь то же самое, разве я не прав?
            +5
            Неа, неправы. Коробки с ботинками это именно то, что называли «теория скрытых параметров» и что было опровергнуто проверкой выполнения неравенства Белла.

            Квантовая запутанность это именно «кошмарное дальнодействие», т.е. когда Боб откроет коробку, то праволевый ботинок внезапно станет правым и в коробке Алисы праволевый ботинок станет левым.

            Проблема с передачей информации в том, что Боб никак не влияет на то, каким именно, левым или правым, станет праволевый ботинок в коробке, когда он откроет коробку.

            Хотя были слухи про слабое квантовое измерение, которые кончились ничем.
              +1
              У меня есть один вопрос, каким образом Алиса узнает что Боб уже открыл коробку?
                +5
                Никаким. В этом и проблема. Открыв коробку и получив результат Алиса понятия не имеет жив ли Боб, получил ли он уже свою коробку и открыл ли. Для этого все еще нужен классические канал связи.
                  0

                  Алиса и Боб должны быть просто засинхронизированы во времени, чтобы они могли наблюдать один и тот же фотон.

                    0

                    Можно использовать несколько сотен метров оптоволокна в качестве задержки, вместо луны. Вначале отпрвляем второй фотон куда либо, в то время как "храним" первый в мотке после чего изменяем его, изменяя второй в полете ещё до его измерения. Имхо.

                      0
                      Так фишка в том что их нельзя наблюдать, иначе их квантовое состояние будет определено.
                        0
                        Теперь это зависит от конкретной инерциальной системы отсчета.
                        +3
                        А никак и это неважно. Просто ботинок в коробке Алисы из праволевого стал левым в момент, когда Боб открыл коробку и наблюдением превратил свой праволевый в правый.

                        Но магия там совсем в другом.

                        С учетом опровергнутой теории скрытых параметров возникает вопрос, а что будет, если Алиса и Боб откроют коробку одновременно? У двух спутанных частиц происходит коллапс волновой функции. При этом, еще раз, из неравенства Белла мы знаем, что они коллапсируют не в заранее предопределенные значения. Как это состояние двух спутанных частиц синхронизируется?

                        Поэтому может оказаться, что верна многомировая интерпретация или это вообще не физический процесс. Мы пока вообще не понимаем это физическое явление, вплоть до сомнений в нем, как в таковом.
                          0
                          Ну как это неважно? Ведь на основании этого передается информация. Боб хочет передать, например закодированную единицу. Он последовательно открывает коробки, пока не найдет ноль, после этого в соответствующей коробке у Алисы будет 1. Но, во первых, Алиса не знает какую именно коробку нужно открыть, а во вторых не знает когда. Это если я правильно понял принцип передачи информации, ведь информация нужна Алисе, а не запутанному фотону.
                            0
                            Ну, тогда Вам придется удовлетвориться первой частью ответа. Никак :)

                            Пока надежда на слабое измерение.
                              0
                              А мне интересно вот что: если одна из запутанных частиц с чем-то взаимодействует, то её волновая функция коллапсирует, после чего измерение например спина второй частицы даст предопределённый результат. Не означает ли это, что волновая функция второй запутанной частицы коллапсирует одновременно с первой? А если эти вторые частицы использовать в двухщелевом опыте, не пропадёт ли интерференционная картина?
                                +1
                                Мысль интересная, хотя и очевидно, что сказать, сколлапсировала ли интересующая нас волновая ф-ия, невозможно, ибо в противном случае передать информацию — проще пареной репы. Не думаю, что профи, которые этим занимаются, о таком не подумали.
                                  0
                                  Скорее всего вы правы.
                              0
                              Как я себе понимаю, задача состоит в том, чтобы научиться открывать коробки, желанным образом коллапсируя волновую функцию. Современная физика это вроде как не запрещает. Но коробки все равно придется передавать Алисе и Бобу со скоростью ниже световой.
                                0
                                коробки могут быть переданы заранее
                              0
                              Ну в соответсвии с принципом неопределенности Боб и Алиса смогут открыть с точностью до плансковского времени, так что сама же квантовая физика страхует от такого варианта
                                0
                                Объективно существующей одновременности нет.

                                Правда, забавно, что это уже СТО, а не квантмех.
                                  0
                                  Квантовая теория поля построена с учётом СТО.
                                    0
                                    Скрытые параметры и вот это всё — там КТП не нужно ещё.
                              0
                              А если Боб и Алиса закроют коробки и откроют опять, может ли у Боба появится левый ботинок(если в первый раз был правый), а у Алисы, соответственно, правый(если в первый раз был левый)?
                              А если Алиса не открывала коробку в первый раз, а открыл только Боб, его результат не устроил, он закрывал и открывал так пока не получил желаемый результат, а только после этого Алиса открыла коробку — получил ли она тот результат которых ожидает Боб?
                                0
                                Нельзя закрыть коробку и восстановить запутанность. Но ее можно потрясти (слабые измерения), и не открывая, сделать вывод о том, левый там ботинок или правый. Но чтобы узнать точно, нам потребуется вечность. А в разумное время — лишь некая вероятность.
                                  0
                                  Это не было бы проблемой, достаточно обеспечить вероятность более 1/2, а дальше помогут коды коррекции ошибок. Проблема тут в другом: насколько я слышал, для отката слабых измерений требуется воздействие на всю систему в целом, то есть на обе запутанных частицы. А если у нас прямой доступ к обеим, то теряется смысл использования их как средства передачи данных.
                                    0
                                    Тогда почему имеет место "кошмарное дальнодействие", если коробку можно открыть только один раз? В чем отличие от ситуации когда в закрытых коробках уже лежат ботинки?
                                      0
                                      А отличия может и нет. Но ряд экспериментов отвергает предположение о том, что ботинки уже лежат в коробках. Со слабыми измерениями пока то же не все понятно (и это очень мягко говоря).

                                      Слишком много вылезает из этой запутанности прекрасных возможностей. Больше трех измерений, многомирье (мультиверс) и т.п.
                                        0
                                        Каких экспериментов? Их тех условий что вы описали(возможность открыть коробку один раз) вытекает что абсолютно не важно заранее лежат ботинки или материализуются в момент открытия — результат для наблюдателя не меняется. Как в таком случае эксперимент может показать верность той или иной теории?
                                0
                                С точки зрения обывателя пока не вижу магии. Получили две частицы с перпендикулярными спинами. Те же ботинки.
                                А вот вопрос — Можем ли мы повлиять на спин запутанной частицы, ничего не измеряя?
                                  0
                                  Те же ботинки.

                                  Нет не ботинки. К сожалению не могу пояснить неравенство Белла своими словами. Каждый раз когда я читаю подробные статьи, поясняющие суть неравенства, я вижу математическое доказательство, но объяснить это без математики на простых примерах не могу. И сколько раз пытался читать «безматематические» пояснения в научпопе — мозг клинит уже предложении на третьем.

                                  Самое понятное пояснение с математикой видел здесь www.eslitak.com/index/neravenstva-bella/0-17
                                  Букв много, но все объяснено и расписано.
                                +3
                                Где-то на баше вроде видел такое объяснение — запутанные частицы это не ботинки, это носки.
                                Выы кладёте по одному носку из пары в коробку и отправляете одну Бобу, одну Алисе. Боб открывает коробку и СЛУЧАЙНЫМ образом надевает носок. В этот момент носок становится левым или правым. Алиса, открыв коробку и надевая свой носок, всегда, из-за магического дальнодействия выберет другую ногу. Вот это и есть кошмар дальнодействия. Оба никак не могу повлиять на свой выбор, но при этом всегда одеваю носки на противоположную ногу без всякой коммуникации. При этом ни Боб ни Алиса никаким образом не влияют на свой выбор ноги. Алиса без классического канала связи даже не знает получил ли Боб носок, надел ли Боб его и жив ли Боб вообще.
                                  +1
                                  Мне кажется эта аналогия слишком далека от реальности, что бы что-то иллюстрировать. Аналогия обычно это модель события. А у вас она как-то совсем далека от описываемого явления.

                                  ИМХО
                                    +2
                                    > Мне кажется эта аналогия слишком далека от реальности

                                    Как и квантмех :)
                                    Да, согласен, приходится натягивать сову на глобус носки на квантмех. Но это наиболее известная приземленная сущность, которая приобретает характеристику, которая ей ранее не присуща, в результате действий человека. Есть еще неплохое объяснение с красно-синими колесами викторины, но мне уже было лень писать, да и объяснять дольше. Кому интересно — смотрите «Тайны мироздания / Beyond the Cosmos», серия 3.
                                  +1
                                  Отправили 2 носка в разных посылках(нет «левый»/«правый», одинаковые, просто из пары) и если открыть одну посылку и вывернуть носок наизнанку, то второй при открытии тоже будет вывернут… Соответственно — можно поставить между Землёй и Марсом посередине (но чуть ближе к земле, чтобы быстрее дошёл до Земли, пока забудем, что планеты движутся) спутник, который будет слать свет в обе стороны. Каким-то образом синхронизоваться по времени и затем на земле этот свет поляризовать, а на Марсе измерять поляризацию (грубо говоря) и получать данные в реальном времени = минимальной задержке, на которую сможем синхронизовать систему, а не на 8 минут (или сколько там напрямую свет идёт). Соответственно — если поставить второй спутник чуть ближе к марсу и заставить его слать свет чуть другого цвета (частоты), то можно получить обратный канал… Представляете как круто было бы поговорить с улетевшим на Марс родственником без 15ти минутной задержки между фразами?
                                    +1
                                    и если открыть одну посылку и вывернуть носок наизнанку, то второй при открытии тоже будет вывернут…

                                    Нет. Нет нет нет. Вы не можете вывернуть носок. Вы не можете задать спин электрону сохранив запутанность. Вы не управляете состоянием электрона или фотона. В момент когда вы пытаетесь его состояние определить — электрон то или иное состояние приобретает с определенной ВЕРОЯТНОСТЬЮ. Не вы решаете какой у него будет спин — просто в момент когда вы спин меряете он с вероятность 50% будет правым и с вероятностью 50% левым. Но если вы определили спин как правый — у запутанного электрона он 100% будет левым. Но еще раз — вы НЕ ЗАДАЕТЕ спин.
                                      0
                                      Не вы решаете какой у него будет спин — просто в момент когда вы спин меряете он с вероятность 50% будет правым и с вероятностью 50% левым. Но если вы определили спин как правый — у запутанного электрона он 100% будет левым.

                                      Но тогда ведь получается, что спин запутанного электрона надо будет измерять точно в тот же момент времени, как и у первого. ИМХО даже самых точных атомных часов не хватит, чтобы это сделать. Как быстро меняется спин у электрода?

                                        0
                                        >Но тогда ведь получается, что спин запутанного электрона надо будет измерять точно в тот же момент времени, как и у первого

                                        Зачем? Измерение спина не разрушает запутанность. Вы можете измерить спин одного электрона сейчас, а второго через несколько часов, дней, лет — и они все равно будут 100% противоположны. Это конечно при условии что электроны не подвергались никакому воздействию. А вот если вы спин попытаетесь задать — вы разрушите запутанность.
                                          0

                                          Ну так тогда получается, что электрон имеет определенный спин с самого начала. Только вы его не знаете.

                                            0
                                            А вот эту гипотезу опровергли, измерив неравенства Белла. Если бы спин был неизвестен, но предопределён, результаты измерений оказались бы другими.
                                              0
                                              Вот как раз это и странно — не имеют. Доказано эксперементально.
                                              0
                                              Измерение спина не разрушает запутанность. <…>
                                              Неудачная формулировка. Измерение-таки разрушает запутанность. В том смысле, что все последующие воздействия на обе частицы становятся независимыми. Но поскольку к моменту измерения электроны ещё были запутанными, то результатом измерения будет точная фиксация спинов обеих частиц.
                                                0
                                                Тут не формулировка, а мое незнание. В теме разбираюсь на уровне научпопа, так что да, некоторые нюансы могу исказить. Спасибо за пояснение.
                                      +4
                                      Господин автор, все это здорово и круто и 99% формул я, каюсь, читать не стал. Ибо ошибка в самой главной предпосылке

                                      В отличие от классических линий связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния.

                                      Трудность заключается в том, чтобы найти способы кодирования и декодирования передаваемой информации.


                                      Простой вопрос.

                                      Квантовая запутанность — " квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми (например, можно получить пару фотонов, находящихся в запутанном состоянии, и тогда если при измерении спина первой частицы спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот)."

                                      Влиять на то, каким окажется квантовое состояние вы не можете. В момент измерения вы просто получаете случайное состояние на своей стороне и удаленные спутанные частицы тоже переходят в определенное состояние.

                                      Каким образом вы можете передавать информацию через квантовую запутанность? Еще раз, установить частицу в определенное квантовое состояние вы не можете, вы можете только выполнить измерение.

                                      Единственный путь — слабое измерение, но уже 10 лет как об этом потенциальном прорыве ни слуху, ни духу.
                                        –3
                                        В процессе чтения, мы способны различать буквы и слова в тексте, сответственно мы получаем информацию. Но разве мы можем увидеть и определить букву с помощью одного фотона?
                                          +6
                                          Какое это имеет отношение к квантовой спутанности и сверхсветовой передаче информации?
                                            0

                                            Передаваемую информацию можно будет определить наблюдая за динамикой изменения интенсивности света на выходе интерферометра.

                                              +6
                                              Вы не можете управлять спинами фотонов. Никак. Ergo, вы не можете передавать информацию через запутанные частицы. У вас ошибка в базовой предпосылке
                                                –1
                                                В статье я не рассматривается спин частицы.
                                                  +2
                                                  Возможно ли мгновенная передача информации? Эксперименты с квантово запутанными частицами


                                                  Мы продолжаем рассматривать возможности квантовой механики для передачи информации с использованием корреляции квантово-запутанных частиц. В отличие от классических способов связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния.


                                                  Не ваше?

                                                  Ну бога ради, возьмите не спин, но вы же вроде с фотонами «работаете».

                                                  Суть не изменится, вы не управляете квантовым состоянием частицы, вы не управляете конечным результатом коллапса. Попытка изменения состояния приведет к разрушению запутанности.
                                                    –1

                                                    Рассмотрим обычный двухщелевой эксперимент (опыт Юнга). Наличие или отсутсвие наблюдателя влияет на конечный результат на экране: в одном случае мы наблюдаем два пика, в другом случае интерференцию. Наличие наблюдателя разрушает суперпозицию фотона. Эксперимент описанный в статье расскрывает именно эту особенность: при наличие линейного поляризатора возникает интерференция на выходе интерферометра, описываемый вектором состояния направленной вниз. Поэтому фотонов направленных вниз получится больше, чем фотонов направленных вверх. При отсутствии линейного поляризатора интерференция пропадает, соответственно на выходе интерферометра наблюдается одинаковое количество фотонов направленных вверх и вниз.

                                          +1
                                          Когда я на земле смотрю состояние своего запутанного фотона, то я автоматически знаю по какому из континентов нанесёт удар Звезда Смерти, которая выпустила свой луч с расстояния в 1 световой год, руководствуясь состоянием второго фотона (она так устроена — выбирает цель по состоянию фотона и стреляет туда).
                                          Состояние своего фотона на Звезде Смерти узнали 6 месяцев назад, а я состояние своего узнал только что. Луч уже на пол пути к земле, и я точно знаю какого континента не станет (слава Богу континент не мой и эвакуироваться не нужно).
                                          Если бы посмотрел на состояние своего фотона чуть раньше, скажем через секунду после того как посмотрели на Звезде Смерти, то я бы получил почти мгновенное знание о том какого континента не станет через год.
                                          Знание о том какой континент будет уничтожен — это информация? Она получена быстрей скорости света?

                                          Если это знание не является информацией, а является просто знанием, то можно ли тогда говорить о передаче знания быстрей скорости света? :)
                                            +2
                                            Интересное рассуждение. Но мне кажется тут не хватает ещё мелочи: Звезда Смерти, возможно, уничтожена повстанцами и на самом деле, никакой континент уничтожен не будет. Так что знание о котором вы сказали — это не знание, а предположение. Вот если бы мы от Звезды Смерти получили сигнал (быстрее скорости света) «я выстрелила»…
                                            А пока такого нет — то о чём вы сказали, это не передача информации быстрее скорости света, а лишь способность что-то прогнозировать с некоторой вероятностью (пусть и для событий, которые очень удалены от нас).
                                              0
                                              Так ведь у нас все знания такие, не безусловные :) Даже солне завтра взойдёт не со 100% вероятностью.
                                                0
                                                Знания — они такие :) «Солнце взойдёт завтра» — не передача информации, а наши предположения. А вот если нам в руки попал факт «Менее чем через 8 минут мы увидим, что Солнце взорвалось» — это уже передача информации. Причём быстрее скорости света :) Также, имеется в виду, что мы не построили модель Солнца и вычислили, что оно взорвётся, а кто-то это видел, находясь поблизости, и нам это передал.
                                                  0
                                                  >>А вот если нам в руки попал факт «Менее чем через 8 минут мы увидим, что Солнце взорвалось» — это уже передача информации.

                                                  Если рядом с солнцем висит Звезда Смерти, и на ней, прочитав запутанный фотон, решили стрельнуть по солнцу, то мы об этом узнаем быстро, прочитав свой фотон (лучше после того как прочитают на Звезде Смерти, чтобы к нам претензий не было :)).
                                                  И мы сможем смело утверждать, что «Менее чем через 8 минут мы увидим, что Солнце взорвалось».
                                                  Вы про такой факт говорите?
                                                    0
                                                    Нет, конечно. Ибо вы только что вернулись к своему начальному высказыванию. «Звезда Смерти должна выстрелить» — предположение. «Выстрелила» — факт (событие). Узнавание о событии, произошедшем где-то далеко — передача информации. Нет события — нет передачи информации.
                                                      0
                                                      Знания о событии нет, но есть знание о том что если на Звезде Смерти прочитали фотон и действовали по плану, и всё прошло гладко, как и с предыдущими 100 звёздами, то через 8 минут станет очень ярко и очень жарко.
                                                      А если прочитанный фотон не предполагет уничтожение солнца, то можно ещё задержаться.
                                                      Человек действует из знания того что ожидается, и его действия инициируются с расстояния 8 световых минут. Пусть действие рандомно (стрелять или не стрелять по солнцу), но правильный способ действия человек на земле выбирает мгновенно (спасаться или расслабиться). Он получил оперативную информацию (состояние фотона на Звезде Смерти) и действует в соответствии с ней.

                                                      Так же мы можем переслать шифр для кодирования информации. Или рандомные координаты куда скинуть очередной груз (если нам не важно какие они, а важно лишь чтобы о них узнала и вторая сторона).
                                                      Т.е. то что мы можем передавать генерировать рандомную согласованную информацию быстрей скорости света — это уже очень много.
                                                        0
                                                        Знание полезное, но ничем принципиально не отличающееся от любого другого. «Получил оперативную информацию» — это всё равно, как если бы заранее кинули монетку (стрелять/не стрелять), результаты запечатали в два письма, а потом одно письмо вскрыли на Звезде Смерти, а другое — на Земле. Была ли здесь передача информации быстрее скорости света? Мне видится, что с физической точки зрения — нет. С какой-то другой — да. Можно ли через простые письма передавать шифры — да. Быстрее скорости света — нет.
                                                          +1
                                                          С передачей письма — там заранее известная информация. А тут информация возникает в момент чтения одного из фотонов. И эта информация возникает в двух местах одновременно. Скорей всего можно добиться того чтобы эта информация возникала и для > 2 фотонов, что позволяет синхронизировать рандомные действия для нескольких точек пространства (несколько Звезд Смерти одновременно стреляют по одной и той же рандомной цели, несколько человек приходят на рандомную конспиративную квартиру (из 1000 доступных) и рандомно согласуют время встречи).
                                                            +1
                                                            В общем-то я и имел в виду, что в рассказанной вами схеме не видно особых практических плюшек. Т.е. через самые обыкновенные генераторы случайных чисел можно получить тоже самое. Вне зависимости от того, берутся числа заранее или готовятся «на ходу». Единственный плюс генератора на спутанных частицах — возможность прочитать данные только один раз. Он же и минус. :)
                                                          0
                                                          А послушать равноудаленный непериодический пульсар не прокатит?

                                                          я буду читать все комментарии перед написанием своего
                                                      0
                                                      Тут интересный момент… Если мы что-то узнаём быстрее скорости света, то для нас это что-то за горизонтом событий и нельзя сказать что произошло быстрее — звезда выстрелила или вы через пол года об этом узнали. Просто потому, что мы сейчас рассматриваем эту ситуацию как бы «на листочке» со стороны и мы то всё сразу видим, а по факту всегда есть наблюдатель. Для наших мелких земных событий это интересно только при синхронизации тактов процессоров на очень жирных системах (за такт свет успевает пройти несколько десятков сантиметров, если не путаю, может метров)… Так и со звездой — если наблюдатель на земле, то для него вы конечно узнали о выстреле звезды раньше, чем она выстрелила. А если наблюдатель на звезде смерти, то она сначала выстрелила, а потом, через год, вы про это узнали (горизонт события «вы узнали» докатился до наблюдателя на звезде смерти). Интересно — для самого выстрела со скоростью света — выстрел и попадание это, походу, вообще одновременные события?
                                                      –2
                                                      Оно 100% не взойдет, это мы вокруг оси крутимся, а не оно вокруг нас. А то, что земля делает не 100% оборот за 24 часа, это известный факт, оттого и ввели высокосный год. А если его отбросить, то точно можно посчитать, когда утром земля не будет повернута нужно стороной.
                                                    +4
                                                    Между Вами и Звездой Смерти находится радиопульсар. Вы оба за ним наблюдаете. Вы знаете, что если радиопульсар три раза подряд даст один сигнал, будет уничтожен один континент. Если три раза подряд другой сигнал, будет уничтожен другой континент.

                                                    Есть ли здесь что либо сверхсветовое? ;)
                                                      0
                                                      До этого вы должны узнать закономерность, как от состояния фотона зависит куда будет стрелять звезда смерти. А это вы можете сделать только по досветовом канале связи
                                                        +1
                                                        Мы связанный фотон пошлём на Звезду Смерти своим ходом :)
                                                        Звезда Смерти запрограммирована в нужное время прочитать состояние фотона, прицелиться в одну из двух целей и выстрелить.

                                                        Если бы фотонов было 8, то можно было бы кодировать одну из 256 целей (или например 8 из 16)
                                                        С земли узнать конкретную цель мы могли бы как до выстрела, так и после.
                                                        Между событием отправки фотонов на Звезду Смерти и приходом от неё луча у нас есть 2 года.

                                                        Очень интересно было бы понять, влияет ли как-то выбор времени смотрения состояния фотонов на земле на то какая часть планеты будет уничтожена, например:
                                                        — посмотрели через минуту, получилась аляска
                                                        — посмотрели через 10 минут, получилась европа
                                                        Или там в любое время будет один и тот же вариант?

                                                        После того как на Звезде Смерти прочитают, уже будет не важно когда смотреть, т.к. на результат не влияет (что логично, ведь уже выстрелили по конкретной цели).
                                                          0
                                                          Тут ошибка в том у вас уже есть информация про то куда будет стрелять звезда, ее нужно только расшифровать, что, собственно и делается возможным при чтении данных с фотонов.
                                                        0
                                                        Эээ… Алиса отправила Бобу радиограммой приказ — ударить по континенту А. Какой континент А, а какой Б знает только Алиса и Боб (они договорились). Алиса уже знает какой континент будет уничтожен, Боб узнает это только через год, а сам континент будет уничтожен через 2 года.

                                                        В чем отличие от вашего примера?
                                                          0
                                                          Вообще то информация тут это «при определенном измерении запутанного фотона Звезда Смерти нанесет удар по определенному континенту». Она уже у вас и не передается со сверхсветовой скоростью. Синхронизируется тоже не со сверхсветовой скоростью пока запутанная пара не доберется до вас и Звезды Смерти. Да на Звезде Смерти еще не решили по какому континенту ударить, но зато уже решили как его выбрать и об этом вы узнали на досветовой скорости.
                                                        –8
                                                        Присоединяюсь к сомневающимся в возможности использовать квантовую запутанность для мгновенной передачи информации. Однако понимаю суперпозицию спинов запутанных фотонов как синхронную перемену их определённых значений, для чего самим фотонам требуется мгновенно обмениваться информацией. Если и мы хотим овладеть мгновенным обменом информацией, то нужно выяснять, каким образом это делают фотоны и другие частицы, когда демонстрируют нам свою связь в запутанном состоянии.
                                                          +3
                                                          Понимаете какая штука, сначала нужно убедиться, что происходит именно передача информации. А мы пока вообще плохо понимаем, что такое квантовая запутанность. Например может быть верна транзакционная интерпретация и я не очень понимаю, как вы это будете использовать. А может оказаться верной многомировая и тогда вообще нет никакой передачи информации.
                                                            –2
                                                            Давайте рассуждать последовательно. Есть мгновенная корреляция спинов фотонов, пребывающих в запутанном состоянии. То есть измерение спина первого фотона в любой момент времени даёт нам любое значение его спина. При этом значение спина второго фотона всегда строго противоположное. Какой из этого вывод? А такой — спины обоих фотонов постоянно меняются, но — синхронно друг с другом, в «противофазе».

                                                            Вы же сами выше сказали: «Квантовая запутанность это именно «кошмарное дальнодействие», т.е. когда Боб откроет коробку, то праволевый ботинок внезапно станет правым и в коробке Алисы праволевый ботинок станет левым.» Только с поправкой: при открывании следующих коробок «праволевый ботинок» может оказаться каким угодно — или правым или левым, но ботинок у Алисы при выходе в этот момент из суперпозиции (остановке синхронных превращений) всегда окажется в противоположном значении — соответственно или левым или правым.

                                                            Что же может обеспечить такую синхронность и её наблюдаемые следствия? Только мгновенный обмен информацией между запутанными фотонами. Только он может обеспечить соблюдение фотонами физического закона — сохранение нулевого спина их общей квантовой системы. Как может проходить такой обмен, не противоречит ли он СТО и ОТО — это дело третье и даже десятое. Громоздить параллельные вселенные по этому поводу точно нет нужды. Проще признать, что фотоны способны мгновенно обмениваться информацией, а нам на это пока ума не хватает.
                                                              +1
                                                              Какой из этого вывод? А такой — спины обоих фотонов постоянно меняются, но — синхронно друг с другом, в «противофазе».
                                                              Я бы не был так уверен в этом. Измерение спина (или поляризации фотона) производится относительно его направленности в пространстве. Когда мы говорим спин «вверх» или спин «вниз», то подразумеваем направление спина относительно выбранной координаты в пространстве.
                                                              Согласно формуле релятивистского сокращения длины
                                                              image
                                                              на скорости света любая длина в пространстве будет сжато до нулевого размера. Значит, в инерциальной точке отсчета фотона (ссори что так выражаюсь) пространство сжимается в маленькую точку планковских размеров, при котором исчезает само понятие о пространстве-времени. Можно ли говорит о каком то направлении спина в отсутствии самого пространства? Правильнее будет сказать, что до момента измерения, направление спина (или направление его поляризации) не существует, оно возникает только в момент измерения. С этой точки зрение «кошмарное дальнодействие» не противоречит теории относительности Эйнштейна, поскольку оба запутанных фотона всегда будут находится в одной точке, ибо фотон также не воспринимает течение времени (чем быстрее передвигается объект в пространстве, тем медленнее для него идет время относительно наблюдателя. Для фотона, летящего со скоростью света время вовсе останавливается). По сути фотон никуда не движется, это мы движемся во времени, пересекая световой конус в четырехмерном пространстве Миньковского.
                                                                –3
                                                                Я вообще не уверен в правомочности применения ОТО к оценке квантовых событий. Для ОТО пространство-время гладкое, оно почти пустота (Лямбда близка к нулю), в нём летают твёрдые на ощупь тела, а фотоны воспринимаются как энергия, пересчитываемая в массу. Если она ведёт прошлое Вселенной к сингулярности и устраняется от описания такого сжатого пространства, то и на «сжатие» ею пространства-времени вокруг фотона (или для фотона) тоже можно не обращать внимания. Это расширение абстракции за пределы реальности.

                                                                Насколько я помню, используемое в квантмехе понятие суперпозиции состояний означает не отсутствие взаимно противоположных состояний у запутанных частиц, а одновременное наличие у них этих состояний до момента измерения одной из частиц. Что логичнее интерпретировать как спонтанные синхронные превращения определённых противоположных состояний у каждой из запутанных частиц (как синхронную осцилляцию их спинов).
                                                                  0
                                                                  Как бы сокращения длин происходят в направлении полёта, а поляризация — она в плоскости, перпендикулярной вектору скорости. Поэтому, кажется мне, сокращения длин никак не влияют на поляризацию.

                                                                  Что касается высказывания предыдущего оратора о том, что поляризации синхронно меняются — что это, если не скрытые параметры, про которые доказано их отсутствие?
                                                                    0

                                                                    А мы можем знать в каком направлении полетит фотон? Мы даже не знаем откуда он прилетел, поэтому рассматриваем как суперпозицию всех возможных вариантов. Фотоны не имеют траектории, они имеют лишь вероятность быть обнаруженным в том или ином месте. Они могут петлять, кружить и описывать зигзаги, хотя вероятность обнаружения таких фотонов очень мала. Вы можете найти и прочитать описание эксперимента на трех щелях, в котором обнаруживаются зигзагообразные траектории фотонов. Где то на хабре был такой пост.

                                                                      0
                                                                      Нам ничто не запрещает родить фотон в фокусе, например, параболического зеркала — можно будет достаточно точно сказать, куда он полетит в конечном итоге. По крайней мере, в смысле направления. Но это как вариант — как действуют на практике — не знаю. То, что фотоны не имеют траектории — вопрос скользкий, я бы так однозначно не говорил. А то придётся отменить школьную оптику :) То, что траектории могут быть странными при прохождении через щели — это само собой, тут и одной-то щели достаточно, после которой виден конус света, даже если фотоны (т.е. луч света), казалось бы, летели к экрану строго перпендикулярно. Три щели для меня — это слишком. Я с трудом укладываю в голове то, что происходит на одной-двух :)
                                                                      0

                                                                      Высказывание о синхронно меняющийся поляризации это скрытый параметр. Такое предположение кажется логичным, пока дело не касается реальных экспериментов. В полевых условиях классические расчеты оказываются неверны и противоречат полученным экспериментальным данным.

                                                                    +2
                                                                    Пусть у нас есть волчок, у него одна половина белая, другая черная. Пока он вращается между Алисой и Бобом, они не могут определить его цвет. Стоит кому то из них остановить волчок, он получает информацию, а его оппонент — противоположную.
                                                                      –2
                                                                      Это ошибочная аналогия, ведь Алиса и Боб не сидят рядом вокруг этого волчка, между ними километры расстояния. Это физически отдельные люди и фотоны, только у людей световая скорость связи, а у фотонов сверхсветовая. В квантмехе связь запутанных фотонов дипломатично называют «нелокальной корреляцией».

                                                                      Верная аналогия здесь: habr.com/post/419085/#comment_18993641
                                                                        0
                                                                        Да, по ссылке куда более понятная аналогия. Эксперименты нам говорят что дальнодействие как будто бы есть. Механизм его нам неизвестен, нет даже теории. Гипотезы мультиверса и четвертого измерения пока лишь домыслы, не имеющие предсказательной силы. Условно говоря, в канве современной физики, может идти речь о неком «темном воздействии» на фотон. Кстати говоря, а был ли эксперимент доказывающий именно сверхсветовую (мгновенную?) скорость потери запутанности для второго фотона?
                                                                          –2
                                                                          Такой эксперимент был 10 лет назад, в нём установлен нижний предел скорости взаимодействия запутанных фотонов. Она как минимум в 100 000 раз выше скорости света: elementy.ru/novosti_nauki/430800

                                                                          Статья написана Игорем Ивановым в духе «а ничего и не случилось». Он утверждает, что эксперимент доказал отсутствие среды, переносящей мгновенное взаимодействие фотонов. Вот его рассуждение:
                                                                          «Если гипотетическое взаимодействие переносится некоторой средой, то у этой среды будет выделенная система отсчета. Из-за вращения Земли лабораторная система отсчета движется относительно этой системы отсчета с разной скоростью. Это значит, что промежуток времени между двумя событиями детектирования двух фотонов будет для этой среды всё время разным, в зависимости от времени суток.»
                                                                          Ничего не напоминает? Именно такой средой полагал эфир Майкельсон, когда искал его влияние на скорость света в своём интерферометре. Только установку с запутанными фотонами вращала относительно неподвижной среды/эфира сама Земля, а интерферометр с лучами света вращал Майкельсон.
                                                                          Понятное дело, если тогда не нашли эфирного ветра, то его и век спустя не найдут. Потому что среда — энергетически плотный физический вакуум (или эфир, название роли не играет) — вертикально втекает в Землю и поглощается её материей. Такова природа гравитации, на что указали гравитационные волны. А гравитация, ускорение свободного падения, не зависит от времени суток или ориентации по странам света.
                                                                          Почему Иванов для доказательства отсутствия среды встал на заведомо ошибочную позицию Майкельсона — не понятно. Наверное, по идеологическим соображениям. Ему ли, специалисту по физике микромира, не знать, что пустоты не существует. Что вакуум — плотная среда, которая вызывает Лэмбовский сдвиг частиц. А её расширение в космосе с ускорением раздвигает скопления галактик. Бог ему судья.
                                                                      0
                                                                      Мгновенный обмен информацией, скорее всего, является не свойством фотонов, а свойством нашей вселенной, которая «следит», чтобы не нарушался закон сохранения.
                                                                      Наблюдаемость такого (нелокального) взаимодействия запутанных фотонов основана скорее всего на том, что для вселенной оказывается проще всего восстановить своё энергетическое статус-кво после изменения спина первого фотона, поменяв спин второго фотона (несмотря на то, что он может быть уже очень далеко от места эксперимента). Запутанные электроны ведут себя точно так же, как показывает эксперимент.
                                                                      В случае же воздействия на спин одиночного фотона (электрона), закон сохранения реализуется иным образом.
                                                                      Принцип причинности здесь никоим образом не нарушается. Даже, скорее, наоборот — никакой неопределенности состояний, никакого хаоса.
                                                                        –2
                                                                        Наделяя вселенную свойством «слежения» за соблюдением частицами физических законов, мы тем самым наделяем её свойствами Бога, но не раскрываем при этом его сущность. Получается, что мы устраняемся от необходимости понимания механизма взаимодействия запутанных частиц, от понимания других сложных явлений — объясняем их универсальной причиной — Богом, проявлением его воли. «Это не наш метод», как говорил Федя комсомольцу Шурику перед поркой.

                                                                        Наш метод — это анализ текущего развития Вселенной, принятие факта её образования как плотной расширяющейся среды с эволюционирующей материей внутри, вывод общего закона эволюции, выбор соответствующего варианта мультиверса с 5 измерением, и тогда мгновенное взаимодействие фотонов получает естественное логическое объяснение. Ну и «в нагрузку» получаем такое же логическое понимание сущности Бога…
                                                                          0
                                                                          Простите, но как еще реализовать закон сохранения в случае запутанных фотонов? Кто это будет делать, если не вселенная, а главное — чем? Испусканием фотона-гонца (со сверхсветовой скоростью) с сообщением срочно поменять спин? Но выяснили уже, что это нелокально происходит. Нету посыльных. И опять же, какая-либо задержка в исполнении такого важного закона внесет невообразимый хаос в чрезвычайно стройную систему.
                                                                          Скорее всего именно вселенная неизвестным пока нам образом соблюдает свои законы. И, думаю, пока рано ее обожествлять. Может лучше поискать еще одно измерение?
                                                                          Не спорю, может показаться странным: как так? — законы сохранения в такой огромной вселенной исполняются так строго (с точностью даже не до фотона, а его спина), и мгновенно. Это очень важный вопрос, который тащит за собой ряд мировоззренческих выводов, касающихся природы свободы человека. Поэтому разногласия неизбежны, даже если это происходит именно таким образом, как здесь описано.
                                                                            –1
                                                                            А кто соблюдает законы государства? Его граждане — взаимодействуют в своей общественной системе в соответствии с принятыми в ней законами. Само государство лишь контролирует соблюдение законов. То же самое делают и частицы материи — в локальных взаимодействиях соблюдают локальные физические законы, в нелокальных — нелокальные.
                                                                            Если по вашим словам «вселенная неизвестным пока образом соблюдает свои законы», то чем хуже её в этом деле конкретные фотоны? Они могут мгновенно обмениваться информацией «неизвестным пока образом» и тут же менять свой спин, если в их квантовой системе кто-нибудь из них был вынужден первым сменить его, например, под влиянием внешних обстоятельств. Одни обстоятельства могут вызывать декогеренцию одного фотона (как при его измерении), а другие обстоятельства действуют мягче — меняют лишь его спин, и второму фотону приходится под него постраиваться, менять свой спин на противоположный.
                                                                            Сверхсветовым носителем информации для частиц могут служить продольные волны плотности в вакууме. Ведь вакуум — энергетически плотная среда, поперечные волны в ней имеют световую скорость, а продольные во много раз их быстрее.
                                                                              0
                                                                              PS: Хотелось бы еще уточнить про «измерения». Оно вряд ли будет 5-м, скорее «параллельной вселенной». Почему? Время, по сути, есть задержа между причиной и следствием. В нашей вселенной эта задержка определяется скоростью света. «Вне времени» — мгновенно, без задержки между причиной и следствием, т.е. условно говоря, с=∞. Так что 5-м измерением это точно не будет (если под 4-м Вы понимается время).
                                                                                –2
                                                                                Пятое измерение — масштабное. На его существование указывают: самоуплотнение пространства при его расширении (космологическая постоянная), то есть 5 измерение — источник новых квантов пространства; механизм гравитации, проявляющийся в постоянном поглощении материей квантов простраства и вывода их в 5 измерение.

                                                                                Однако гипотеза 5 измерения формируется на основе противоречия между понятием вечности и бесконечности и конечностью во времени и в пространстве нашей Вселенной, возникшей 14 млрд лет назад.
                                                                                Первое действие в решении этого противоречия является предположение о существовании вечного и бесконечного пространства (сверхпространства), в котором возникла и расширяется наша Вселенная.
                                                                                Второе действие — наполнение сверхпространства такими же расширяющимися вселенными, чтобы избежать нового варианта геоцентризма.
                                                                                Третье действие даёт нам результат двух предыдущих: переход расширяющихся вселенных от свободного расширения во взаимно сжатое состояние — образование из них пространства вселенных следующего масштаба пространства-времени.
                                                                                Четвёртое действие использует общий закон эволюции материи и выделяет из всех взаимно сжатых вселенных их некоторую разумную часть. Разумные вселенные в пространстве вселенных следующего масштаба являются фотонами, с которых начнётся повторение эволюции материи.
                                                                                Пятое действие обращает выстроенное будущее в прошлое и продлевает то и другое в вечность. В итоге мы говорим, что вселенные любого масштаба пространства-времени образуются из вселенных предыдущего масштаба. Бесконечность масштабов бесчисленных вселенных является сущностью 5 измерения.

                                                                                Проверкой такого варианта мультиверса (и общего закона эволюции) являются мгновенные взаимодействия запутанных частиц. Ведь фотоны нашей Вселенной — это разумные вселенные предыдущего масштаба (микровселенные). Согласно общему закону, у них есть не только внутренняя сверхсветовая связь, но и внешняя. Она тем более для нас мгновенна, что общий ход времени в нашей Вселенной гораздо медленнее, чем общий ход времени в микровселенных (в фотонах). То есть разность масштабов пространства-времени проявляется не только в разных размерах Вселенной и микровселенной, но и в очень разном темпе хода времени там и там.

                                                                                Всё это очень трудно представить, можно не сдержать эмоции, и они начинут подавлять логику. Люди, «травмированные» моей космологией, снижают мне карму и регулярно минусуют комментарии. Это нормальная реакция. Но есть и те, кто поддерживает меня на этом ресурсе. Можно считать, что фотон изнутри выглядит как Вселенная, а Вселенная снаружи выглядит как фотон. К такому их сравнению я пришёл после прочтения книги академика В.С. Барашенкова «Вселенная в электроне».
                                                                    +1
                                                                    Тогда один фотон пройдет через интерферометр и попадет на детектор, а второй фотон, например, отправится на Луну, где отразится от зеркала и вернется обратно к нам.
                                                                    Не очень разбираюсь в теме, однако сразу возникает вопрос. Если мы сначала измеряем, а потом второй фотон прилетает к «отправителю», то не прилетит ли ему УЖЕ обычный фотон. Т.е. передавать информацию такой схемой мы можем лишь в будущее, для чего, собственно, достаточно и просто одного отраженного где-то далеко фотона. Это уже не говоря о возможности эту информацию просто записать где-нибудь.
                                                                      +1
                                                                      Корреляция запутанных частиц сохраняется, даже если измерили одну из них. Приведу цитату из википедии:
                                                                      Один из вариантов этого эксперимента, квантовый ластик с отложенным выбором, позволяет принять решение сохранить или уничтожить информацию о выбранном пути уже после того как одна из запутанных частиц (та, которая проходит сквозь щели) проинтерферирует (или не проинтерферирует) с самой собой. В таком эксперименте квантовые эффекты могут имитировать влияние будущих действий на события в прошлом. Однако, временной порядок измерений в данном случае не имеет значения.
                                                                      Вот ссылка на описание самого эксперимента en.wikipedia.org/wiki/Delayed_choice_quantum_eraser
                                                                      +1
                                                                      По-моему, Алиса и Боб тут совершенно лишние. «Первый» и «второй» фотон достаточно. Все время хочется загуглить что такое «фотон Боба»
                                                                        +1
                                                                        Мгновенная передача информации это конечно круто и полезно, если возможно:)
                                                                        Но меня интересует еще один вопрос.
                                                                        Под мгновенной передачей обычно понимают некое «дальнодействие». А возможна ли немгновенная (со скоростью света или даже меньше) передача информации без канала передачи? То есть две коробочки-модема в разных частях земного шара; они связаны друг с другом с помощью какой-то хитрой запутанности, так что можно подавать в одну коробочку информацию и получать ее из другой, при этом никакого явного канала связи нет, и перехватить информацию между ними невозможно. И пусть это будет немгновенно.
                                                                          +2
                                                                          Думаю, для автора статьи эта задача видится слишком уж простой :)) Это я сужу по нагромождению зеркал и лазеров вместо того, чтобы продумать как вообще возможно что-то передать, если изначально у нас лишь генератор случайных чисел в одном месте и генератор в другом, пусть даже они выдают одинаковые последовательности (в смысле того, что второй выдаёт в точности тоже, что и первый).
                                                                            0
                                                                            Вы описываете теорию о скрытых параметрах, которое было опровергнуто в экспериментах неравенства Белла (с двумя запутанными частицами) и GHZ эксперименте (с тремя запутанными частицами).
                                                                            Советую посмотреть данное видео где описывается несовместимость GHZ экспериментов с классическими расчетами (если рассматривать запутанные частицы как генератора случайных чисел с одинаковой последовательностью).
                                                                              0
                                                                              Когда я говорю о «генераторах» я не имею в виду классические генераторы случайных чисел и вообще не про реализацию в «железе» (если вам так проще — считайте, что в генераторах сидит последовательность запутанных частиц). Я про логическую модель передачи информации, которая, как мне кажется, сводится к этой аналогии. Про опыты Белла читал ещё несколько лет назад. Про GHZ посмотрю, спасибо!
                                                                                0
                                                                                Кстати, кто нибудь знает где можно найти конкретное описание проверки теоремы Белла? Не объяснение с дверями и лампочками, а эксперимент с описанием установки и конкретными числами — мерили то-то, получилось столько-то, по теории должно быть столько или столько.
                                                                                  0
                                                                                  www.eslitak.com/index/neravenstva-bella/0-17 — не совсем то, но без дверей и прочих метафор, конкретое пояснение на спинах электронов с илюстрациями схемы эксперементальной установки.
                                                                              +3
                                                                              Выше давали ссылку на No-communication theorem, в ней доказывается, что передача классической информации при помощи запутанных состояний невозможна в принципе, хоть быстрее света, хоть медленнее.
                                                                                0
                                                                                Нельзя сказать, что данная теорема является истиной последней инстанции. Как я уже писал, критерием истины всегда является практический эксперимент.
                                                                                  0
                                                                                  Насколько я понял, NeoCode подразумевал ситуацию, что если в статье всё-таки где-то ошибка, и что сверхсветовые коммуникации невозможны, есть ли способ хотя бы досветовых коммуникаций через запутанность в рамках текущих научных представлений.

                                                                                  Что касается экспериментальной проверки, я полностью согласен, что именно она является мерилом истины. Проблема в том, что теорема сформулирована в весьма широких пределах, её некорректность означала бы либо серьёзную ошибку в доказательстве (во что не очень верится), либо революцию всей квантовой физики (во что верится ещё меньше). Так что прошу простить, но лично мне гораздо более вероятной кажется ситуация с ошибкой где-то в Ваших рассуждениях (как в том же комментарии выше было отмечено, очень похоже на вечные двигатели: даже зная, что они невозможны, бывает очень сложно обнаружить ошибку в каком-то конкретном дизайне). К сожалению, сам не обладаю ни временем, ни опытом, чтобы тщательно перепроверить расчёты из статьи.
                                                                                    +1
                                                                                    Я почитал статью про эксперимент квантового ластика, на котором основана статья, и в английской версии обнаружил дополнительный абзац, отсутствующий в русской, рассказывающий про ошибку трактовки эксперимента как возможности нелокальной связи. Досконально пока не разобрался, но из того, что понял: ключевым элементом схемы является наличие детектора совпадений, который сравнивает результаты измерений от двух детекторов по классическому каналу. Без него схема не работает.
                                                                                      0

                                                                                      Детектор совпадений нужен для того, чтобы учитывать результаты только запутанных частиц. Ведь на выходе кристалл BBO не все фотоны получаться запутанными. Детектор совпадений может определить состояние запутанности только если выпускать фотоны по одному с определенным интервалом. Поэтому используется однофотонный лазер. Кроме этого существует разность фаз между горизонтально и вертикально поляризованными фотонами. Только если учесть все эти нюансы можно посчитать положение каждого фотона на экране и увидеть интерференционные полосы. Но нам ведь не нужно видеть интерференционные полосы на экране, нам достаточно знать наличие интерференция. Так как все фотоны, которые интерферируют на выходе прибора будут направлены вниз, то мы получим больше фотонов направленных вниз, чем фотонов направленных вверх. Соответственно, для этого не требуется схема совпадения и однофотонный лазер.

                                                                                        0
                                                                                        В том же абзаце объясняется, что детектор является критически важной частью.

                                                                                        Если фотон в первом канале не прошёл поляризатор (то есть, получил перпендикулярное состояние в базисе поляризатора POL1), то парный ему фотон на детекторе 2 по-прежнему зафиксируется. Единственная причина, по которой этот фотон не будет учтён в итоговой картинке, — это его отбрасывание детектором совпадений. Если Вы откажетесь от детектора совпадений, вы принципиально поломаете всю картину. Там не будет «чуть-чуть» интерференции, она вся обеспечивается исключительно им.
                                                                                          0

                                                                                          Вы хотите сказать, что наличие схемы совпадений позволяет интерферировать фотонам? Но почему же мы видем интерференцию в опыте Юнга, там же нет схемы совпадений?

                                                                                            0
                                                                                            Потому что в опыте Юнга не требуется учитывать только некоторые фотоны. Каждый из фотонов проходит через две щели, каждый интерферирует с собой, и каждый вносит вклад в интерфернционную картину. В опыте с квантовым ластиком не так, картину дают не все фотоны, а только удовлетворяющие определённым условиям.
                                                                                            0

                                                                                            Допустим мы имеем 40% запутанных фотонов из общего числа, именно эти 40% будут зафиксированы схемой совпадения, и на выходе интерферометра будут направлены вниз. Остальные 60% в равных количествах разделятся между верхним и нижним детектором. Т.е. на верхний детектор попадет 30% фотонов, а в нижний 30%+40% фотонов. Вы можете возразить, что линейный поляризатор пропускает не все фотоны, а примерно половину из них. Тогда расчет будет следующим: из 40% запутанных фотонов примерно половина будет направлен вниз на выходе интерферометра. Тогда расчет будет следующим: 20% фотонов на выходе будут направлены вниз а 80% в равных количествах разделятся между верхним и нижним детектором. Т.е. на верхний детектор попадет 40%, на нижний детектор попадет 20%+40% фотонов. Как мы видим, схема срвпадения не требуется чтобы определить наличие интерференции.

                                                                                              0
                                                                                              Мы не можем направить нужные нам фотоны куда-то. Схема совпадения ставится не перед детекторами, а после. Нельзя просто так взять © и определить параметры фотона, чтобы решить, допускать его до детекторов или нет, само это определение будет измерением и разрушением запутанности. Схема совпадений анализирует события пост-фактум и фильтрует, какие из них были валидны, какие нет. Детектор-то в любом случае получает пятно. Лишь после исключения «лишних» фотонов и перерасчёта событий мы получим интерференционную картинку. Не на экране детектора, а на экране компьютера, управляющего схемой совпадений.
                                                                                                0

                                                                                                "Мы не можем направить нужные нам фотоны куда-то" — вы не вполне понимаете принцип функционирования интерферометра Маха Цендера.


                                                                                                "Детектор-то в любом случае получает пятно. Лишь после исключения «лишних» фотонов и перерасчёта событий мы получим интерференционную картинку" — нам не нужно видеть интерференционную картину. На достаточно знать, что она есть.

                                                                                                  +1
                                                                                                  вы не вполне понимаете принцип функционирования интерферометра Маха Цендера
                                                                                                  Принцип интерферометра я понимаю вполне. Что я не вполне понимаю, это как вы собираетесь обеспечить попадание в него исключительно тех фотонов, которые вам подходят.

                                                                                                  Когда перед первым детектором у нас стоит линейный поляризатор, оба фотона получают линейную поляризацию. Тогда на круговых поляризаторах второй фотон получит случайным образом одну из круговых поляризаций (назовём их C1 и C2), и к финальному полупрозрачному зеркалу эти два состояния приходит с разными фазами (поскольку шли разными путями). И если в обычном эксперименте с интерферометром на детекторе 2 эти состояния компенсируют друг друга, а на детекторе 3 усиливают, то в нашем случае эти два состояния различаются ещё и поляризациями. Условно говоря, вместо i — i = 0 получается i * |C1> — i * |C2>. В итоге детекторы 2 и 3 будут получать 50%/50%, как и в случае предустановленной круговой поляризации. Амплитуды будут разными, разумеется, но результаты измерений окажутся одинаковыми.
                                                                                                    –1

                                                                                                    "Когда перед первым детектором у нас стоит линейный поляризатор, оба фотона получают линейную поляризацию. Тогда на круговых поляризаторах второй фотон получит случайным образом одну из круговых поляризаций" — вы не правы. Вот ссылка на оригинальный эксперимент, в котором также используются линейные и круговые поляризаторы https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_eraser_experiment
                                                                                                    Отличие только в том, что в оригинальном эксперименте использовали две щели, в нашем случае два плеча интерферометра. Интерференция восстанавливается и в том и в другом случае.

                                                                                                      0
                                                                                                      Я же вам именно на эту статью и давал ссылку выше. Прочтите там подраздел Non-locality, хотя бы ту часть, что без формул. Там прямым текстом разъясняется, почему передача данных не работает. Замена детектора на интерферометр меняет схему вычислений получающейся картинки, но не меняет итогового результата.
                                                                                                      0

                                                                                                      Ваши доводы о поляризаторах противоречат полученным экспериментальным данным. Могу подкинуть вам еще ссылку на видео, где воспроизодится эксперимент квантовый ластик с поляризаторами — youtu.be/R-6St1rDbzo?list=PLYgha4pJPuN1aEGx56WNRpDP0tYugEMvr. Надеюсь вы сможете убедиться, что один фотон способен пройти через оба поляризатора направленных в разные стороны. Интерферометр Маха Цендера был придуман именно для того, чтобы изучать свойства газов анализируя полученную картину из за разность фаз на обоих плечах. Советую Вам более детально разобраться в обсуждаемой теме друг мой. По поводу Non-locality могу сказать следующее — слепая вера погубила даже самого Эйнштейна.

                                                                                                        0
                                                                                                        Надеюсь вы сможете убедиться, что один фотон способен пройти через оба поляризатора направленных в разные стороны.
                                                                                                        Я нигде и не утверждал обратного. Но состояние, соответствующее такому двойному проходу, будет включать в себя не только фазу, но и поляризацию, размерность пространства состояний выросла, и то, что раньше взаимно вычиталось, теперь разведено по разным базисным векторам. Если два состояния одинаковой поляризации в противофазе гасят друг друга, то два состояния разной поляризации создают суперпозицию, даже если они остались в такой же противофазе.

                                                                                                        Вы выбрасываете то одну часть экспериментальной установки (детектор совпадений), то другую (регистрацию состояния поляризации), забывая при этом, что все расчёты становятся невалидными, их надо проделывать заново. (Впрочем, не исключаю, что вы их проделали, просто не сочли нужным разместить в статье. Пока что я лично вижу лишь результаты, не согласующиеся с общепринятыми выводами.)

                                                                                                        По поводу Non-locality могу сказать следующее — слепая вера погубила даже самого Эйнштейна.
                                                                                                        Ох… Хорошо, ваша взяла, вы меня убедили. Делайте установку, публикуйте результаты, получайте заслуженную Нобелевку.
                                                                                    0
                                                                                    Осталось прикрутить биржевого робота, чтобы он делал ставки с опережением на 2.5 секунды =)
                                                                                      +2
                                                                                      А как передача-то осуществляется? Вот Алиса хочет передать сообщение, что она делает, по шагам?
                                                                                      У нас в лабе как раз стоит источник запутанных фотонов, я завтра схожу и проверю, как оно работает.
                                                                                        0

                                                                                        Устанавливая или убирая линейный поляризатор на пути запутанных частиц можно влиять на распределение их партнеров между детекторами 2 и 3 на выходе интерферометра с круговыми поляризаторами. Достаточно сравнить интенсивность светового потока в детекторах 2 и 3, чтобы определить наличие или отсутствие интерференции. При наличие линейного поляризатора количество фотонов направленных вниз будет больше количества фотонов направленных вверх.

                                                                                          0
                                                                                          Проход через поляризатор — это и есть взаимодействие (тот самый магический наблюдатель), которое разрушает запутанность.
                                                                                            0
                                                                                            Но измерение (магическое наблюдение) происходит в другой плоскости, в процессе которого происходит корреляция запутанной пары со своим партнерем, восстанавливая состоянии суперпозиции на плечах интерферометра. Для примера можете посмотреть данное видео, где воспроизводится эксперимент квантовый ластик с линейными поляризаторами.
                                                                                              0
                                                                                              Для примера можете посмотреть данное видео, где воспроизводится эксперимент квантовый ластик с линейными поляризаторами.

                                                                                              Не ту ссылку скопировал, извините. Вот правильная ссылка youtu.be/R-6St1rDbzo?list=PLYgha4pJPuN1aEGx56WNRpDP0tYugEMvr
                                                                                                +1
                                                                                                В принципе это зависит от поляризатора. Если это полуволновая пластинка, например, то такое преобразование унитарно, т.е. сохраняет запутанность. Если это поляризатор типа куба, который пропускает одну поляризацию и отражает другу — тогда это проекционное измерение, и оно разрушает запутанность.
                                                                                                +3
                                                                                                Мне удивительно, что вы так хорошо расписали первый пример математически, и ничего не написали во втором. У меня сейчас времени нет, увы, но завтра-послезавтра постараюсь написать подробнее расчет. Впрочем, вы и сами можете.
                                                                                                Работать это все, конечно, не будет.
                                                                                                +1
                                                                                                У нас в лабе как раз стоит источник запутанных фотонов

                                                                                                эхх, завидую.
                                                                                                подписался на комметарии в ожидании ответа «с полей»
                                                                                                  0
                                                                                                  эхх, завидую

                                                                                                  Реальный источник запутанных фотонов это конечно круто, однако для практической проверки многих идей, подобных высказанноых в этой публикации, для начала может сгодиться например IBM Quantum Experience, имхо.
                                                                                                    0
                                                                                                    Я должен извиниться, так как хоть источник и под рукой, но мой коммент был скорее сарказмом, потому что работать это дело, конечно, не может. Передать информацию быстрее света нельзя никак, увы…
                                                                                                    Так что вести с полей будут в лучше случае расчетом, но не экспериментом:(
                                                                                                0
                                                                                                Где достать кристалл бета-бората бария, до того как он появился, все было очевидным и логичным
                                                                                                  0
                                                                                                  Скажите мне, какое утверждение верно:
                                                                                                  Для фотона всё есть мгновение. Вот я был на поверхности Солнца, и вот я на Земле
                                                                                                  ИЛИ
                                                                                                  Расстояния для фотона стремятся к нулю.

                                                                                                  Я увидел в комментариях формулу сокращения при околосветовых скоростях и задумался.
                                                                                                    0

                                                                                                    Если рассматривать с ИСО фотона, то оба утверждения верны. Но рассматривать систему отчета фотона и строить на этом свои выводы совершенно не правильно.

                                                                                                      0
                                                                                                      Расстояния для фотона стремятся к нулю.

                                                                                                      Корректнее говорить, что Вселенная с точки зрения фотона имеет точечный размер (как минимум в направлении его распространения). Ну а время, соответственно, не «идёт», то есть фотон существует в фиксированный момент времени (локального времени фотона).
                                                                                                      0
                                                                                                      В отличие от классических способов связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния.

                                                                                                      Слишком сильное, необоснованное утверждение. Как раз наоборот, пока физики сходятся в том, что квантовая запутанность не позволяет мгновенной передачи информации (в том числе из-за проблемы спонтанной декогеренции), а только позволяет обнаруживать факт перехвата передачи, но это не точно.
                                                                                                        +1
                                                                                                        Ну вот на коленке проверил, ничего этакого не получается. Когда Алиса измерила фотон, парный был спроецирован в состояние с линейной поляризацией. Дальше делайте с ним что хотите, ничего интересного не получится, как и следовало ожидать. Мог, конечно, налажать где-то с математикой, листочка бумаги нет под рукой проверить.
                                                                                                        Расчет

                                                                                                          0

                                                                                                          Жаль вас расстраивать, но ваши расчеты не верны. Одинаковое направление круговой поляризации на выходе возможно только на детекторе 2. Но в этом случае интерференции быть не может, так как на одном плече фотон отразится два раза, на другом плече только один раз (что нарушает условие суперпозиции). Интерференция возникает только на детекторе 3, когда фотон на обоих плечах может отразится два раза (фотоны, которые не отразились на первом полупрозрачном зеркале, отразятся на втором полупрозрачном зеркале). Поэтому, при наличии интерференции фотоны всегда будут направлены на детектор 3 и мы имеем противоположное направление круговой поляризации на выходе. Данное явление неоднократно подтверждено на практике — в экспериментах с интерферометром Маха Цендера все фотоны на выходе 100% вероятностью направлены вниз.


                                                                                                          Допустим мы имеем 40% запутанных фотонов из общего числа, именно эти 40% на выходе интерферометра будут направлены вниз. Остальные 60% в равных количествах разделятся между верхним и нижним детектором. Т.е. на детектор 2 попадет 30% фотонов, а в детектор 3 попадет 30%+40%=70% фотонов.

                                                                                                            0
                                                                                                            Ну так приведите свои расчеты или укажите, где именно я ошибся.
                                                                                                              –1

                                                                                                              Где именно вы ошиблись я уже указал. Думаю вы сами сможете найти и исправить ошибки в расчетах. Поэтому не хочу вас лишать такой возможности.

                                                                                                                +2
                                                                                                                Поэтому не хочу вас лишать такой возможности.

                                                                                                                Нет уж, я настаиваю. Произведите верный расчет тогда. Математику в студию, сударь!

                                                                                                                Я не понял ничего из того, что вы написали в предыдущем комменте.
                                                                                                                По пунктам
                                                                                                                Одинаковое направление круговой поляризации на выходе возможно только на детекторе 2.

                                                                                                                Одинаковое с кем?
                                                                                                                Но в этом случае интерференции быть не может, так как на одном плече фотон отразится два раза, на другом плече только один раз (что нарушает условие суперпозиции).

                                                                                                                Что такое «условие суперпозиции»? Вы можете выбирать направления поляризаторов в плечах так, чтобы «интерференции не было». Если по прибытию на делитель луча две поляризации имеют одинаковую ориентацию, они не будут интерферировать.
                                                                                                                Интерференция возникает только на детекторе 3, когда фотон на обоих плечах может отразится два раза (фотоны, которые не отразились на первом полупрозрачном зеркале, отразятся на втором полупрозрачном зеркале).

                                                                                                                Интерференция либо возникает на делителе луча (и тогда на обоих детекторах 2 и 3), либо нет.
                                                                                                                Данное явление неоднократно подтверждено на практике — в экспериментах с интерферометром Маха Цендера все фотоны на выходе 100% вероятностью направлены вниз.

                                                                                                                Да, но не в вашей конфигурации. Поляризаторы производят проективные измерения и отбрасывают часть фотонов.


                                                                                                                  –1

                                                                                                                  Прошу простить, но свои расчеты я намерен опубликовать в научных изданиях ВАК после тщательной перепроверки. Статья на хабре — это способ всестороннего коллективного анализа и проверки на валидность самой идеи.

                                                                                                                    0
                                                                                                                    Удачи в этом! Отпишитесь, если опубликуете.
                                                                                                                      0
                                                                                                                      Эх… если бы выгорело
                                                                                                            0
                                                                                                            Предлагаю всё-таки провести эксперимент. Я правильно понимаю, что вы утверждаете, что 1. если послать фотон с круговой поляризацией в интерферометр Маха-Цендера с внутренними поляризаторами, то интерференции не будет и детекторы на выходах будут щелкать равновероятно. 2. Если же послать фотон с линейной поляризацией, то интерференция будет и один из детекторов не будет щелкать совсем?
                                                                                                            Если я понял вас правильно, то такой эксперимент можно просимулировать в quantumgame.io.
                                                                                                            Круговая поляризация


                                                                                                            Линейная поляризация


                                                                                                            На схеме круговые поляризаторы составлены из 2 λ/4 пластинок и линейного поляризатора.
                                                                                                            Как видите, оба детектора щелкают с равной вероятностью в обоих случаях.
                                                                                                              0

                                                                                                              К сожалению вы не совсем правильно поняли. В статье рассматривалось квантово запутанные частицы. Одна частицы должна пройти через линейный поляризатор, а вторая частица через интерферометр с круговыми поляризаторами. Если же послать фотон с линейной поляризацией в интерферометр то мы ничего не получим.

                                                                                                                0
                                                                                                                Подождите, насколько я понимаю, помещение поляризатора на пути первого фотона абсолютно аналогично помечению противоположного поляризатора на пути второго. То есть в интерферометр просто летят фотоны с линейной поляризацией.
                                                                                                                  –1

                                                                                                                  Попробую объяснить как можно проще. Если пропустить фотоны через линейный поляризатор, а затем через круговой поляризатор, то в итоге мы имеем фотон с круговым направлением поляризации. А если одну запутанную частицу пропустить через линейный поляризатор, а вторую через круговой поляризатор, то в итоге мы имеем фотон обладающий состояниями как линейной, так и круговой поляризации.

                                                                                                                    0
                                                                                                                    Не понимаю. Если послать любой фотон на круговой/линейный поляризатор, то он либо не пройдет, либо его поляризация станет именно круговой/линейной. Если пропустить один запутанный фотон через линейный поляризатор, а второй через круговой (и они оба пройдут), то получите два «чистых» фотона, один с линейной, второй с круговой поляризацией.
                                                                                                                      0

                                                                                                                      Вектор состояния комбинированной системы описывается тензорным произведением векторов. В итоге мы имеем вектор стобец с четыремя компонентами, т.е. такой вектор находится в четырехмерным гильбертовом пространстве. При этом сумма квадратов абсолютного значения должно равняться единице. При использование квантово запутанных частиц некоторые амплитуды вероятности равны нулю, в итоге мы имеем синглетное состояние. Поэтому более невозможно отделить поляризацию одного запутанного фотона от поляризации второго.

                                                                                                                        –1
                                                                                                                        Я понимаю почему невозможно отделить поляризацию одного запутанного фотона от другого. Но при прохождении одного из запутанных фотонов через поляризатор его поляризация становится определённой — а значит функция состояния всей системы становится факторизуемой — фотоны больше не запутаны, каждый обладает своей поляризацией.
                                                                                                                          0

                                                                                                                          Дополнительная линейная поляризация позволяет фотону находится в состоянии суперпозиции и проходит через оба круговых поляризатора. Направление круговой поляризации фотона неопределено, потому как круговая поляризация его партнера неопределено (который проходит через линейный поляризатор). Линейный поляризатор работает как квантовый ластик, уничтожая информацию о круговой поляризации обоих запутанных частиц.

                                                                                                                            0
                                                                                                                            Вы согласны с тем, как работают поляризаторы? Это основы. Тем не менее, я кажется понял, почему мы говорим на разных языках. Посмотрите внимательнее на схему квантового ластика. В ней не используются круговые поляризаторы, а используются четвертьволновые пластинки перед каждой из щелей (QWP1 и QWP2). Советую прочитать оригинальную статью PhysRevA.65.033818.
                                                                                                                              –1

                                                                                                                              Я не понимаю почему вы пытаетесь опровергнуть экспериментально полученные данные при использовании квантово запутанных частиц с линейным и круговыми поляризаторами. Если не верите описанию и формулам в статье, можете почитать описание экспермента в википедии https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_eraser_experiment

                                                                                                                                0
                                                                                                                                Поясняю ещё раз, в эксперименте НЕ использовались круговые поляризаторы. QWP (Quarter-Wave Plate) — четвертьволновая пластинка. Сам оригинальный эксперимент описан в статье по ссылке. Описание эксперимента в википедии некорректно. Приведите ссылку на эксперимент, на который вы ссылаетесь.
                                                                                                                                  –1

                                                                                                                                  Я прекрасно ознакомлен тем, как устроены круговые поляризаторы. Четвертьволновая пластина там действительно присутсвует. Но поляризация на выходе получается не линейная, а циркулярная (круговая). Поэтому ваши доводы о том, что "описание эксперимента в википедии некорректно" не соответсвует действительности. Советую для начала должным образом разобратся в обсуждаемой теме друг мой.

                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Советую для начала должным образом разобратся в обсуждаемой теме друг мой.

                                                                                                                                    Вы что серьезно не видите, что в эксперименте не использовались круговые поляризаторы?
                                                                                                                                    Так как вы не привели ссылку на эксперимент, в котором они используются, рассмотрим статью S. P. Walborn, M. O. Terra Cunha, S. Pádua, and C. H. Monken. «Double-slit quantum eraser», на которой основана статья в википедии и откуда взята схема эксперимента.

                                                                                                                                    Абстракт: We report a quantum eraser experiment which actually uses a Young double slit to create interference. The experiment can be considered an optical analogy of an experiment proposed by Scully, Englert, and Walther [Nature (London) 351, 111 (1991)]. One photon of an entangled pair is incident on a Young double slit of appropriate dimensions to create an interference pattern in a distant detection region. Quarter-wave plates, oriented so that their fast axes are orthogonal, are placed in front of each slit to serve as which-path markers. The quarter-wave plates mark the polarization of the interfering photon and thus destroy the interference pattern. To recover interference, we measure the polarization of the other entangled photon. In addition, we perform the experiment under “delayed erasure” circumstances.

                                                                                                                                    Четвертьволновые пластинки, в отличии от поляризаторов, не разрушают запутанное состояние, но и действуют по-другому. То, что вы возможно приняли за обозначение поляризатора (знак спиральки) — это всего лишь общепринятое обозначение на схеме, показывающее какая поляризация света в этом месте, линейная обозначается стрелочкой. Посмотрите Рис.2 в википедии — вы же не будете утверждать, что после каждой щели стоит по 2 круговых, противоположно направленных поляризатора? Это всего лишь обозначение, что после щелей идут фотоны с суперпозицией правой+левой поляризации. В оригинальной статье все это написано.
                                                                                                                                  –1

                                                                                                                                  А если считаете, что действительно нашли ошибку в википедии, то напишите об этом пост и приведите доказательства. Докажите это тем, кто составил неправильное описание в википедии. Если там что то не правильно описано, то моей ошибки в этом нет.

                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Я согласен, что вашей вины в этом нет, но на чем тогда основан предлагаемый вами эксперимент? Как минимум, следует заменить поляризаторы на четвертьволновые пластинки, а как максимум — во всем разобраться — как работают поляризаторы, почему с ними оригинальный эксперимент бы не сработал, и почему замена на пластинки вас не спасет.
                                                                                                                0

                                                                                                                В смысле ничего путного не получим. А по факту получим то, что вы представили на рисунке — 50% вверх, 50% вниз.

                                                                                                                0

                                                                                                                Я предполагаю, что квантово запутанные пары могут быть противоположны направлены во времени, когда направление времени для одной частицы противоположно направлению времени его партнера. Если физикам удалось провести эксперимент https://arxiv.org/abs/1711.03323 позволяющих обратить стрелу времени вспять (в то время, как для нас время продолжало идти в обычном направлении). Значит, время может идти в обоих направлениях одновременно.
                                                                                                                Попробуем представить что случится, если время для одной частицы противоположно времени другой частицы. Во первых, отпадает квантовая нелокальность — частица находится в двух местах в разное время. Во вторых, в обратной последовательности времени спин частицы поменяет свое направление на противоположный (как и поляризация фотона). В третьих, нет никакого «кошмарного дальнодействия», так как наблюдение одной запутанной частицы является в прошлом относительно второго. Т.е. измерили спин у одной частицы, данное измерение окажется прошлым у второй частицы. Тоже самое, если измерить спин у второй частицы, это окажется прошлым для первой частицы. Нет никакого «кошмарного дальнодействия», но появляется скрытый параметр — спин у частицы был измерен в прошлом и всегда был определен. Но самое интересное в том, что пока мы не измерим спин у какой либо частицы, этого прошлого не существует! Значит мы не наблюдаем скрытого параметра.
                                                                                                                Повторяю, это лишь предположение. Я не представляю как это можно будет проверить экспериментально, та еще задачка...

                                                                                                                  0
                                                                                                                  Ага, есть несколько вариантов формулировок квантовых теорий с симметрией по времени, напр. вот. Там много интересного, но и много проблем…
                                                                                                                    0

                                                                                                                    Неравенство Белла носит статистический характер. Стало быть, когда говорят: "теории скрытых параметров экспериментально опровергнута", то это надо понимать не так, что получено строгое доказательство. А так, что набрана достаточно убедительная статистика, позволяющее считать это утверждение верным.

                                                                                                                    0
                                                                                                                    Я правильно понимаю, что линейный поляризатор, посредством которого мы влияем на распределение пучков на выходе из интерферометра, влияет на это распределение только до тех пор, пока путь первого запутанного фотона до него меньше, чем путь второго запутанного фотона до ближайшего из круговых поляризаторов?

                                                                                                                    Т.е. принцип причинности соблюдается естественным образом и как бы мы там не махали поляризатором перед фотоном летавшим на луну, для его запутанного компаньона уже всё произошло и он уже вылетел из интерферометра вниз т.к. в нужный момент не получил информацию, что вверх тоже было можно.

                                                                                                                    Таким образом естественно получается, что информацию быстрее скорости света не передать.
                                                                                                                      0

                                                                                                                      Корреляция запутанных частиц сохраняется не зависимо от расстояния и времени, даже если измерили одну из запутанных частиц. Временной порядок не имеет никакого значения. Это было доказано в эксперименте квантовый ластик. Вот комментарий где я отвечал на подобный вопрос и приводил ссылку на описание эксперимента.

                                                                                                                        0
                                                                                                                        Хотя даже то, что плечо с линейным поляризатором должно было бы быть короче не помешало бы передавать информацию быстрее скорости света. Просто ставим, например, два источника запутанных фотонов посередине между Нью-Йоркской и Чикагской биржей, скажем чуть ближе к Нью-Йоркской и вводим на ней поляризатор в один луч, ести акции подешевели, и в другой, если подорожали. А на Чикагской смотрим, на каком из двух интерферометров случился дисбалланс лучей и предпринимаем соответствующие действия. Такой эксперимент ставили?
                                                                                                                        0
                                                                                                                        (Промахнулся веткой)
                                                                                                                          0

                                                                                                                          Разве прохождение фотонов через поляризационный фильтры на разрушит связанность? Имеется ввиду фильтры в интерферометра. Потому про будущее не совсем корректно. ИМХО.


                                                                                                                          По квантовой связи — засовываем фотоны в "бублики" и отдаем на подводную лодку в ящиках. И получаем связь которую не перехватить и не изолировать. :))

                                                                                                                            0
                                                                                                                            По сравнению с предыдущими рассуждениями стало существенно лучше. Ошибка в самом конце:
                                                                                                                            >Но если на пути первого фотона разместить линейный поляризатор расположенный по диагонали, то запутанное состояние обеспечит дополнительную диагональную поляризацию в своем партнере.
                                                                                                                            Не обеспечит. Какие бы фильтры мы не ставили на пути первого фотона, с состоянием второго ничего не произойдет.
                                                                                                                              0
                                                                                                                              Вектор состояния комбинированной системы описывается тензорным произведением векторов. В итоге мы имеем вектор столбец с четырьмя компонентами. При этом сумма квадратов абсолютного значения должно равняться единице. При использование квантово запутанных частиц некоторые амплитуды вероятности равны нулю, в итоге мы имеем синглетное состояние (связанное состояние частиц по спину, поляризации и т.д.) Поэтому более невозможно отделить поляризацию одного запутанного фотона от поляризации второго так как они связаны.
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Более-менее верно, но какое это отношение имеет к происходящему?
                                                                                                                                У нас была пара фотонов в состоянии, допустим, |L> \otimes |R> + |R> \otimes |L>.
                                                                                                                                Дальше есть два описания: можно рассматривать эволюцию этой системы в целом (в частности, что с ней произойдет при измерении первого фотона в каком-то базисе).
                                                                                                                                Можно выписать матрицу плотности для второго фотона |R><R| + |L><L| — если мы будем работать только со вторым фотоном — этого достаточно. И важно то, что на эволюцию матрицы плотности второго фотона преобразования и измерения первого никак не влияют.
                                                                                                                                Если мы измеряем первый фотон в базисе A, а второй в базисе B, то для некоторых базисов результаты будут коррелировать (например если A = B = {L, R} результаты получатся противоположными).
                                                                                                                                Но если мы измеряем второй фотон в базисе B, а первый случайно в базисе A1 или A2, то результаты измерения второго фотона с выбором базиса для первого коррелировать не будут.

                                                                                                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                                            Самое читаемое