Что мы знаем о квантовой запутанности? Это, вроде как некоторая странная связь между частицами квантового уровня, которая позволяет им копировать состояния друг друга. Причём происходит это мгновенно и на любых расстояниях. Настолько мгновенно, что быстрее скорости света. Ну а Эйнштейн не любит, когда какой-то процесс претендует на превышение скорости света.
Относительно этого аспекта вопроса есть хороший комментарий про левый и правый носок. И пусть сама логика имеет базовые противоречия, но формулировка, что частицы ровно как и правый с левым носками уже являются такими, вполне себе интересна и кажется правильной. Никакой передачи чего бы то ни было тут нет, а потому и скорость света не превышена. Вот только не один из этих примеров не способен раскрыть истинную суть квантовой запутанности.
Про это явление много говорят и чаще всего исходят из того, что частицы запутаны в лаборатории хитрым индейским способом друг с другом или же уже созданы такими во Вселенной. Это стандартная точка зрения. Но есть и иной взгляд на проблему, который мне понравился и который я хотел бы до вас донести.
Начать стоит с самого процесса запутывания. Некоторый набор манипуляций позволяет добиться запутанности. Технически процесс весьма сложный и если читать его научно-популярные описания, то заключается он в выравнивании состояний посредством воздействия на одну из запутанных частиц. Происходит взаимная поляризация и выравнивание параметров двух объектов, а это приводит к тому, что мы называем запутыванием.
При этом состояние квантовой запутанности не является стабильным, поскольку связь между частицами разрушается в результате измерения или взаимодействия хотя бы одной частицы с чем-то ещё. Почему такая связь может нарушаться так быстро? Не исключено, что по причине наличия более сильных воздействий. Это как нечто типа двух магнитов, которые какое-то время могут быть притянуты друг к другу, но по мере увеличения внешнего поля постепенно отлипают друг от друга.
Альтернативный взгляд на проблему строится не на том, что частицы запутываются друг с другом. Они распутываются с окружающими объектами и некоторое время ведут себя так, как будто их запутали только друг с другом.
Сложная экспериментальная установка представляет собой аппарат, который предназначен для минимизации их запутанности с окружающей средой. Некоторое время частицы ведут себя так, как будто они запутаны только друг с другом, а не со всем остальным во Вселенной. Затем мы можем наблюдать любопытные корреляции в их поведении. Корреляции, которые не могут быть объяснены классической физикой или какими-либо секретными сигналами, передаваемыми между двумя объектами. Впрочем, они пока вообще никак не могут быть объяснены. Нет способа "пробраться с микроскопом" на такой уровень. Есть только способ оценить существование корреляций и строить гипотезы.
С течением времени окружающая среда побеждает. Частицы снова становятся более запутаны со всем остальным миром, и странные корреляции исчезают в шуме окружающей среды. В этом случае мы говорим, что макроявления оказали разрушительное воздействие и запутанность развалилась. По-видимому всё очень просто. Мы не запутываем частицы, а распутываем их общую запутанность с миром.
Такая логика позволяет и размышлять относительно суперпозиции квантовой частицы. Не иметь эти кубиты, запутанные с окружающей средой - это самая сложная часть проблемы. Мы не видим этих связей или скорее - не знаем, что они вообще есть. А потому для сохранения невероятно хрупкого состояния равновесия и квантовой суперпозиции морозим объекты в холодильнике. Таким образом мы как раз-таки "отделяем" запутанную частицу от окружения. Некоторое время кубит функционирует как задумано, а потом система разрушается. Физики бьются, чтобы сохранить суперпозицию частиц, а нужно было бы думать об их изоляции от Вселенной. Но возможна ли она?
Авторский уголок: Традиционно приглашаю присоединиться к моему Telegram, где я регулярно рассказываю про интересные аспекты физики и делюсь своими роликами.
Комментарии (36)
Yukr
06.11.2024 09:38Оккам, где бритва твоя, приди!
какая-то странная тенденция в науке - подменять понятия и в них же запутываться.
Изначально изготавливают 2 взаимно дополняющих друг друга параметрами фотона, потом смотрят на один из них - опа! а другой-то дополняет первый. Ух ты, феномен, блин!
Порвите купюру неровно пополам - вот вам и запутаные полукупюры. Постирайте одну половину в машинке, вот вам и несовпадение.
Точно также и плоскость Лобачевского не плоская (часть поверхности с кривизной !=0), и транзистор не усиливает сигнал (повторяет с большей амплитудой).
Давайте будем проще, а?
uzumeti Автор
06.11.2024 09:38А как быть, если такие частицы не изготавливают, а они уже есть в природе? А что значит изготавливают? Что именно у них связано и как? Как раз проще тут быть не получается) Принцип бритвы традиционно понимается неправильно - описание должно быть не только самым простым, но и достаточным
Yukr
06.11.2024 09:38А что значит изготавливают? Что именно у них связано и как?
Ну вот же на картинке в статье, искусственно созданая поляризация фотонов.
Может и Вселенная так может, наши знания о линзировании не полные
Rizomus
06.11.2024 09:38Так вопрос в том, как это взаимодополнение работает. 2 электрона сделали "взаимно дополняющими" друг друга: если у одного из них спин будет вверх, то у другого будет вниз. Ключевое слово: БУДЕТ. До того как спин измерят он не существует. Его значение - это случайная величина, которая появляется прямо в момент измерения. И вот когда электроны разнесли на 100 км и измерили один из них, то не понятно, как второй "узнаёт" о том, какое значение спина "выбрал" первый, чтобы его дополнить.
Yukr
06.11.2024 09:38нет. спин УЖЕ существует, он создан, только до измерения мы его не знаем конкретно у каждой частицы. А "неразрушающих" методов измерения для квантовых параметров мы ещё не придумали.
Rizomus
06.11.2024 09:38Эйнштейн тоже так думал, но потом пришёл Белл со своими неравенствами и теперь мы знаем, что это не так)
Morgenshtern
06.11.2024 09:38Порвите купюру неровно пополам - вот вам и запутаные полукупюры.
это не так работает. Представь у тебя в двух коробках лежит по одной частице, и обе являются двумя половинками купюры ОДНОВРЕМЕННО. Только при открывании коробки мы наблюдаем вполне конкретную полу-купюру. Куда девается вторая - вопрос уже другой, но мы видим только, например, левую. Теперь мы точно знаем что когда откроем другую коробку, там будет правая купюра.
Yukr
06.11.2024 09:38Если так представлять - будет что угодно. Вопрос в том-то и состоит, что в коробках должны лежать частицы ПОСЛЕ того, как их "запутали".
Вопрос о неопределённости параметров частицы - это просто иллюстрация квантовой природы частиц, согласно которому инструменты определения параметров влияют на эти самые параметры. Грубо говоря - не разобьёшь орех - не узнаешь, хорошее там ядрышко или с червяком.
Все манипуляции с одновременными состояниями относятся не к ПРЕДМЕТУ (частице, купюре), а выражают вероятность (=НЕОПРЕДЕЛЁННОСТЬ) того факта, что мы не знаем, что в коробке.
и это опять приводит меня к мысли, что некорректность в терминах и определениях мешают чётко выражать суть физических явлений...
Morgenshtern
06.11.2024 09:38Вопрос в том-то и состоит, что в коробках должны лежать частицы ПОСЛЕ того, как их "запутали"
запутанность не "проявляет" их свойств, они остаются неопределенными до наблюдения.
Все манипуляции с одновременными состояниями относятся не к ПРЕДМЕТУ (частице, купюре), а выражают вероятность (=НЕОПРЕДЕЛЁННОСТЬ) того факта, что мы не знаем, что в коробке.
это не термины и не манипуляции, у них реально нет конкретного состояния до наблюдения.
Вы не поняли суть запутанности. Пример с купюрами (или перчатками, который часто приводят) - очень плохой. Мы же можем померить спин так как мы хотим (грубо говоря - слева направо, сверху вниз, справа налево) и получить определенные значения. В этот момент у второй частицы спин окажется противоположный.
RoasterToaster
06.11.2024 09:38а могут запутанные частицы быть двумя проекциями одной ?
uzumeti Автор
06.11.2024 09:38Я слышал такие идеи. Это чем-то напоминает идею одного электрона. Но логика, безусловно, есть. Впрочем, в идеях мультивселенной логика тоже есть :) Без сарказма говорю. По факту да, Ваше мнение имеет место.
Ok_Lenar
06.11.2024 09:38Фотон подходит, а как быть с двумя запутанными атомами? Проекция чего они? А сейчас ещё и молекулы запутывают.
Shkaff
06.11.2024 09:38Это просто неверно на самом базовом уровне. Посмотрите определение запутанности и не придумывайте свои какие-то процессы на основе того, что слово "запутанность" в голове представляется как ниточка, которая что-то с чем-то связывает.
Подход, когда вы сидите на кухне и думаете "а что если" не работает в физике. Ваша идея согласуется с экспериментом? Она подтверждается теорией? Какие новые предсказания она делает?
uzumeti Автор
06.11.2024 09:38[Ваша идея согласуется с экспериментом?] - Так как раз-таки вполне, я не случайно привёл описание самого процесса запутывания и её устойчивости. Прямой эксперимент представить тут сложно.
Определение запутанности?) Ну так из него не следует ровным счётом ничего. Некая волшебная связь, которая определяет способность частиц мгновенно обмениваться состояниями.
Shkaff
06.11.2024 09:38Некая волшебная связь, которая определяет способность частиц мгновенно обмениваться состояниями.
Нет, это не так. Это то, что вы вычитали из научпопа.
Так как раз-таки вполне, я не случайно привёл описание самого процесса запутывания и её устойчивости. Прямой эксперимент представить тут сложно.
Т.е. вашу идею нельзя проверить, у нее нет теоретического основания (более того, она напрямую противоречит существующей теории), она не дает никаких новых предсказаний. Я правильно понимаю?
uzumeti Автор
06.11.2024 09:38Нет, это не так. Это то, что вы вычитали из научпопа.
Так а что это есть на самом деле? Я множество раз видел именно такое определение явления.
она не дает никаких новых предсказаний
Вот тут не был бы так категоричен. Подобная схема вполне может изменить подход к представлению не только о запутанности, но и о реализации квантовых вычислений. Кубит возможно морозить не потребуется, если базовую логику изменить.
Shkaff
06.11.2024 09:38Так а что это есть на самом деле? Я множество раз видел именно такое определение явления.
Поведение запутанной системы невозможно описать через поведение ее частей (т.е. ее волновая функция непредставима в виде произведения волновых функций ее частей). Все эти "действует на расстоянии" — исключительно неудачная попытка интерпретации.
Вот тут не был бы так категоричен. Подобная схема вполне может изменить подход к представлению не только о запутанности, но и о реализации квантовых вычислений
У вас есть конкретные новые предсказания или нет?
uzumeti Автор
06.11.2024 09:38Поведение запутанной системы невозможно описать через поведение ее частей (т.е. ее волновая функция непредставима в виде произведения волновых функций ее частей). Все эти "действует на расстоянии" — исключительно неудачная попытка интерпретации.
Вот за это спасибо. Довольно ценная информация
Shkaff
06.11.2024 09:38Когда-то давно я писал пост на эту тему: https://postnauka.org/longreads/156114
garwall
06.11.2024 09:38Ну пока свою идею не перепишете, например, в бра-кет формализме, она так и останется "что если"
Advocatt
06.11.2024 09:38Зачем же бороться с заведомо ошибочными утверждениями?
" странная связь между частицами квантового уровня, которая позволяет им копировать состояния друг друга. " - никакой связи нет и быть не может,
"происходит это мгновенно и на любых расстояниях" - нет, связи -> нет передачи энергии -> нет передачи информации-> никакого взаимного влияния не обнаружено, и не нужно для объяснения или проектирования рабочих систем.
" Настолько мгновенно, что быстрее скорости света. " - передача взаимодействий со скоростью превышающей скорость света - нарушает причинно следственную связь, ну и тахионы еще тот теоретический высер.
"Ну а Эйнштейн не любит ... " - ну вы просто опишите процесс происходящий за счет взаимодействия быстрее скорости света, сам немного удивитесь.
".. про левый и правый носок. " - этио детская аналогия, а все аналогии заведомо плохи и вводят в заблуждение.
" сама логика имеет базовые противоречия " - если формальная система имеет внутренние противоречия, то такая система не имеет отношения к логике, так как в рамках такой системы для ЛЮБОГО утверждения можно доказать истинности и опровергнуть его.
"... частицы запутаны в лаборатории хитрым индейским способом друг с другом ..." - ЛЮБЫЕ провзаимодействовавшие частицы уже запутаны, никаких хитрых способов не надо. ВСЕ электромагнитные, сильные и слабые акты взаимодействий по определению поророждают запутанность. Например - атом и испущенный фотон запутаны, и аналогично обратное, атом поглотивший фотон это запутанное состояние атома и фотона.
Advocatt
06.11.2024 09:38" Технически процесс весьма сложный и если читать его научно-популярные описания, то заключается он в выравнивании состояний посредством воздействия на одну из запутанных частиц. .." - зачем же читать настолько люто антинаучные труды?
" связь между частицами разрушается в результате измерения или взаимодействия хотя бы одной частицы с чем-то ещё. Почему такая связь может нарушаться так быстро " - нет связи , и разрушаться нечему !
Advocatt
06.11.2024 09:38"Альтернативный взгляд на проблему строится не на том, что частицы запутываются друг с другом. Они распутываются с окружающими объектами и некоторое время ведут себя так, как будто их запутали только друг с другом. " ???
Частицы почти всегда находятся в запутанном состоянии с теми частицами с которыми недавно провзаимодействовали. само посебе квантовое измерение - порождает запутанное состояние между частицей и прибором.
Advocatt
06.11.2024 09:38Это прям РЖАКА
"... Корреляции, которые не могут быть объяснены классической физикой ..." - ну так квантовую физику для того и придумали, что бы описать процессы и частицы для которых не применимы такие понятия как координаты и скорость.
Advocatt
06.11.2024 09:38" Мы не видим этих связей или скорее - не знаем, что они вообще есть. " - Теорему Белла вам в руки, а ещё лучше полбу.
Advocatt
06.11.2024 09:38" Некоторое время кубит функционирует как задумано, а потом система разрушается. ".
Есть такое фундаментальное свойство всех квантовых систем - непредсказуемый коллапс волновой функции, НАПРИМЕР - радиоактивный распад ничем не отличается от потери состояния кубита, это совершенно случайное и не предсказуемое событие (читайте по период полураспада).
и точно так же вся что касается кубитобв будет случайным образом распадаться, и суперпозиция и запутанность.
Техническая задача - увеличивать период полураспада для кубитов и системы кубитов.
dmitry78
06.11.2024 09:38вот поэтому и придумали 7 ноября в октябре, что-бы люди спокойно спали после прочтения газет
Hardcoin
06.11.2024 09:38хороший комментарий про левый и правый носок
Он хороший только для совершенно неграмотных. Неравенства Белла гуглятся за пять минут. Статья ведь дольше писалась, не так ли?
Rizomus
06.11.2024 09:38Да уж, пример только вводит в заблуждение. Но это можно поправить. Запутываем 2 носка, аккуратно разносим на 2 удалённые лаборатории, после чего в одной из них производим измерения хиральности одного из носков. При этом в рамках данной аналогии не экспериментатор решает на какую ногу надеть носок, а сам носок случайным образом прыгает либо на правую, либо на левую ногу учёного. А удивительное заключается в том, что носок в другой лаборатории тут же прыгает на противоположную ногу другого учёного, хотя он ничего не знает, про своего собрата.
Indicator
выглядит как проблема лингвистического характера.