Концепт японского солнечного паруса IKAROS у удалённой звёздной системы
Мы уже обсуждали проект Юрия Мильнера и Стивена Хокинга, Breakthrough Starshot, по отправке космического корабля к другой солнечной системе, находящейся в нашей галактике. И хотя гигантский массив лазеров в принципе может отправить лёгкие корабли размером с микрочип к другой звезде со скоростью в 20% от скорости света, непонятно, каким образом эти устройства, лишённые источников энергии, будут передавать нам сообщения через огромные пространства. Оливьер Мануэль считает, что нашёл выход:
Это смелое предположение, но нельзя ли использовать для передачи сообщений квантовую запутанность?
Стоит рассмотреть такую возможность. Давайте взглянем на эту идею.
Представьте, что у вас есть две монеты, каждая из которых может выпадать орлом или решкой. Одна у вас, другая у меня, и мы находимся очень далеко друг от друга. Мы подбрасываем их, ловим, и кладём на стол. Когда мы смотрим на монету, то ожидаем, что у каждого из нас есть шанс 50/50 открыть орла и 50/50 на решку. В обычной, незапутанной Вселенной, наши с вами результаты не будут зависеть друг от друга. Если вы получите орла, у меня всё равно остаётся шанс 50/50 на получение орла или решки. Но при особых обстоятельствах результаты могут оказаться запутанными, то есть, когда у вас выпадет орёл, вы на 100% сможете быть уверены в том, что у меня выпала решка – ещё до того, как я вам об этом сообщу. Вы будете знать это мгновенно, даже если между нами будут световые года.
Квантово-механический тест Белла для частиц с полуцелым спином
В квантовой физике запутываются не монеты, а отдельные частицы, электроны или фотоны, и тогда, к примеру, у каждого из фотонов спин может равняться +1 или -1. Если вы измеряете спин одного из них, вы сразу же можете узнать спин другого, даже если он находится на расстоянии в половину Вселенной. Пока вы не измерите спин этих частиц, они будут существовать в неопределённом состоянии; но когда вы измерите один, вы сразу же узнаете второй. На Земле мы проводили эксперимент, где два запутанных фотона были разделены на много километров, и мы измеряли их спины с промежутком меньше, чем несколько наносекунд. Мы обнаружили, что если один из них оказывался равен +1, мы знали, что другой равен -1 в 10 000 раз быстрее, чем скорость света позволила бы нам передать эту информацию.
Вернёмся к вопросу Оливьера: можно ли использовать эту запутанность для передачи сообщений от удалённой звёздной системы к нашей? В принципе, да, если измерение, выполненное в удалённой точке, принять за одну из форм коммуникации. Но говоря о сообщениях, вы, скорее всего, имеете в виду, что хотите узнать что-либо об удалённой точке. Вы можете, к примеру, держать частицу в неопределённом состоянии, отправить её к удалённой звезде, и поставить задачу поиска каменистой планеты в зоне обитаемости. Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1.
Поэтому, вроде бы получается, что частица на Земле, когда вы её измерите, будет либо в состоянии -1, что будет означать, что космический корабль нашёл каменистую планету в обитаемой зоне, либо в состоянии +1, что значит, что планеты там нет. Если вы знаете, что измерение произошло, вы должны иметь возможность провести своё измерение и сразу узнать состояние той частицы, находящейся, возможно, в многих световых годах от вас.
Волновая картина при прохождении электронов через две щели. Если измерять, через какую конкретно щель проходят электроны, картина квантовой интерференции нарушается.
Гениальный план, но у него есть проблема: запутанность работает, только если вы спросите у частицы: «в каком ты состоянии?». Если вы принудите запутанную частицу принять какое-либо состояние, вы нарушите запутанность, и измерение на Земле не будет зависеть от измерений у удалённой звезды. Если вы просто измерите состояние удалённой частицы, будь оно +1 или -1, тогда ваше измерение на Земле выдаст вам, соответственно, –1 или +1, и вы будете знать состояние удалённой звезды. Но если вы заставите удалённую частицу принять состояние +1 или -1, это будет означать, вне зависимости от результата, что ваша частица на Земле будет находиться в состоянии +1 или -1 с шансами 50/50.
Эксперимент со стиранием квантового состояния
Это одно из самых непонятных свойств квантовой физики: запутанность можно использовать для получения информации о компоненте системы, когда вам известно полное состояние, и вы измеряете состояние другой компоненты, но не для создания и передачи информации от одной части запутанной системы к другой. Хитрая идея, Оливьер, но коммуникаций со скоростью, превышающей световую, не бывает.
Эффект квантовой телепортации путают с путешествием быстрее света. На самом деле информация не передаётся быстрее, чем свет
Квантовая запутанность – удивительное свойство, и его можно использовать в разных целях, к примеру, в идеальной системе замок/ключ. Но коммуникации быстрее света? Чтобы понять, почему это невозможно, нужно понять ключевое свойство квантовой физики: принуждение части запутанной системы к переходу в некое состояние не позволяет вам получать информацию об этом состоянии, измеряя её оставшуюся часть. Как гласит известное высказывание Нильса Бора:
Если квантовая механика вас ещё не шокировала, вы её просто ещё не поняли.
Вселенная постоянно играет с нами в кости, к великому огорчению Эйнштейна. Но природа расстраивает даже наши лучшие попытки сжульничать в этой игре. Если бы только все судьи с арбитрами были так же строги, как законы квантовой физики!
Комментарии (91)
GreatNonentity
14.04.2017 01:42-8Ну да, кажется, такой авторитет как Кельвин утверждал, что летательные аппараты тяжелее воздуха никогда не принесут никакой пользы…
Или, например, существуют строгое математическое доказательство того, что если в игре Пятнашка переставить местами 14 и 15, то невозможно цифры расставить по порядку, не вынимая их из коробки. Однако, существует пара очень красивых решений этой задачи…
Скептическое мнение эксперта говорит лишь о том, что задача не решается влоб, но это совсем не значит, что невозможно ни при каких условиях найти творческое решение этой задачи.
Лично я убежденный сторонник позиции, что верифицируемого скепсиса в области изобретательства не существует и существовать не может, какими бы убийственно убедительными ни были аргументы скептиков. История изобретательства полна ярких примеров по этому поводу. Если кого интересует, мои аргументы по этому вопросу изложены здесь.
На сколько я понимаю, эксперименты Белла показывают, что до измерения частицы не имеют определенного спина, а определение спина одной, «автоматически» определяет спин другой. То есть какая-то передача «сигнала» происходит, и происходит она быстрее скорости света. Следовательно есть шанс, что когда-то в чью-то светлую голову придет идея, как именно это можно использовать для передачи сообщений. И да, скептическое мнение эксперта вовсе не бесполезно — решение, очевидно, не стоит искать в области принуждения частиц.
Kalobok
14.04.2017 02:11+5Хотелось бы посмотреть на красивое решение пятнашек с переставленными фишками.
А про передачу сигнала быстрее света — это вы просто ничего не поняли. Нет никакой передачи сигнала. Есть одна система, просто очень длинная.
askv
14.04.2017 05:32+1С пятнашками там, скорее всего, поворот поля на 90 градусов или что-то типа того.
dkukushkin
14.04.2017 07:13-1Хотелось бы посмотреть на красивое решение пятнашек с переставленными фишками.
Я для себя придумал решение еще в лет 8. Можно пустую клеточку оставлять в конце (после 15), а можно вначале (перед 1). Если первый вариант не собирается, значит переделываете на вариант 2.Kalobok
14.04.2017 07:15+2Это две разные задачи. Как детская хитрость подойдет, но с точки зрения математики это не решение.
dkukushkin
14.04.2017 08:28-2Почему две разные задачи? Разве правила оговаривают что пустая клеточка должна быть в конце?
Kalobok
14.04.2017 08:38+1В детской игре — наверное, не строго оговаривают. В математической задаче — да. Это примерно как колумбово яйцо — задача решена, но уже для другой фигуры.
kauri_39
15.04.2017 00:43-7До измерения запутанные частицы постоянно меняют свой спин — по инициативе то одной, то другой из них. Парная частица тут же реагирует. Поэтому условно считается, что эти частицы пребывают в суперпозиции состояний.
Это конечно же доказывает, что они мгновенно обмениваются информацией, используя неизвестный нам носитель. Даже пусть их объединяет общая квантовая система, но её протяжённость требует именно такого объяснения синхронной реакции её удалённых частей.
Мы едва ли сможем применять сами запутанные частицы для мгновенной связи, но можем освоить для этого используемый ими носитель информации. В его роли вполне могут выступать продольные волны в энергетически плотной среде — эфире/вакууме.
Пофантазируем: берём две одинаковых сложных молекулы — приёмник и передатчик. Вы здесь, а я — далёко. Передаю вам текст кодом частотной модуляции, возбуждая электроны своей молекулы. Поглощая фотоны, они увеличивают свою энергию/массу, что вызывает продольные волны снижения плотности эфира. Они мгновенно достигают вашего приёмника с заранее возбуждёнными электронами и вынуждают их сбрасывать фотоны, которые вы регистрируете как полезный сигнал.
Да, другие события в микромире тоже вызовут сброс фотонов электронами вашей молекулы. Но это будет спонтанный, не одномоментный сброс, и он не пройдёт амплитудный контроль для сигнала. То есть мы будем общаться на своей выделенной частоте.
Подобные опыты планировались для генерации гравитационных волн от смены квантовых состояний молекулярного водорода в Обнинске. Об их результатах мне ничего не известно. Но человечество обязательно освоит мгновенную связь, как её освоили взрослые цивилизации нашей Вселенной.
hssergey
14.04.2017 06:47+6Ну с запутанностью, по-моему, хорошо демонстрирует следующий эксперимент. Пусть у вас есть два шара — красный и черный. В темноте их разложили в две непрозрачные коробки. Одна коробка осталась на Земле, другая улетела к звезде на космическом корабле. Пока коробки не вскрыты, можно сказать, что шары внутри находятся в неопределенном состоянии. Когда прилетели к звезде, вскрыли коробку, у них оказался красный шар. Значит они мгновенно (быстрее скорости света) узнали, что на Земле во второй коробке находится черный. И наоборот. Но никакую дополнительную информацию передать таким образом не получится.
schetilin
14.04.2017 08:15Значит они мгновенно (быстрее скорости света) узнали, что на Земле во второй коробке находится черный.
противоречитдругая улетела к звезде на космическом корабле
Какой шар в коробке было определено в момент раскладывания шаров. Т.е. информация передается не со сверхсветовой скоростью, а со скоростью летящей ракеты.hssergey
14.04.2017 08:27Ну так в этом и проблема невозможности передачи информации при помощи запутанности. См текст статьи:
Вы можете, к примеру, держать частицу в неопределённом состоянии, отправить её к удалённой звезде, и поставить задачу поиска каменистой планеты в зоне обитаемости. Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1.
То есть точно так же можно сказать, что информация о том, в каком состоянии должна быть частица после измерения, передается со скоростью летящей ракеты. Проблема только в том, что измерение не придает частице состояние, а фиксирует его. Точно так же как до вскрытия коробки мы не знали какой там шар, а после вскрытия точно знаем. А если воздействием на частицу изменить ее состояние, то при этом потеряется запутанность. Это все равно что не вскрывая коробку, ввести туда шприц с краской и окрасить шар в черный цвет в надежде на то, что на Земле шар станет красным и отразит какие-то данные с корабля.
trapwalker
14.04.2017 11:16+1Вот до сих пор самое непонятное для меня — это почему считается, что состояния именно НЕТ до измерения. Почему нельзя сказать, что они уже с определенными, но еще неизвестными спинами?
MatiasGray
14.04.2017 11:44Меня тоже интересует такое усложнение. Наверняка тут случай, похожий на проблему с объяснением невозможности достижения скорости света, когда человек спрашивает, с какой скоростью будет двигаться свет, если зажечь лампу на поезде, движущемся с 99% скоростью света. Если нормально объяснить, то всё становится кристально ясно, а без этого сводится к «просто поверьте, это наука».
trapwalker
14.04.2017 11:52Да со скоростью света всё отлично объясняется, если изобразить время дополнительнным пространственным состоянием. Есть несколько клёвых роликов, в том числе на НаучПоке про это.
А, вот, сколько ни смотрю научно-популярных объяснений запутанности и квантовых эффектов, всё время это отсутствие состояния до измерения все принимают как должное и не углубляются в вопрос.MatiasGray
14.04.2017 12:11Да да, наверное мы об одной и той же статье говорим.
Про квантовые эффекты просто ещё никто не сделал такого материала. Ну ничего, пройдёт лет пятьдесят…
flerant
14.04.2017 20:23Конкретно со спинами это можно проверить, повернув поляризатор на угол, не кратный 45 градусов. Тогда ситуации неопределённого спина и определённого спина приведут к разным результатам.
GreatNonentity
14.04.2017 09:06Из текста этой статьи вы вряд ли что-то вынесете. На ее основании спорить бесполезно, надо лезть глубже. Вот здесь, например, доступно описана суть экспериментов Белла, откуда и пошло нарушение принципа локальности.
То, что вы описываете, называется детерминизмом — то есть состояние системы есть, только мы о нем ничего не знаем. Именно это утверждение и было опровергнуто, когда эксперименты были проведены. И вывод такой: до измерения нет ни «красного» ни «черного». А выбор, какой из них станет красным, а какой черным, происходит в момент «наблюдения».
saboteur_kiev
14.04.2017 12:23А имеет ли значение, В какой момент мы измеряем спин, и может ли значение от этого измениться?
NeoCode
14.04.2017 09:11-1Как я понимаю, в отличие от макроскопических шаров, на квантовом уровне не «можно сказать» а частицы на самом деле находятся в неопределенных состояниях. Поэтому весь вопрос заключается в том, можно ли заставить пару частиц зафиксироваться в конкретном состоянии, воздействуя на одну из них, или возможно периодически «подсматривая» неразрушающим запутанность способом до тех пор пока частица не войдет в нужное состояние (все это равносильно явному выбору версии вселенной с частицей в конкретном состоянии — и соответственно другой частицей в противоположном состоянии). Таким образом со стороны это выглядело бы действительно как передача информаци.
Если я ничего не напутал, были вот такие исследования http://www.membrana.ru/particle/904, и еще надо гуглить «слабые квантовые измерения», вроде даже здесь была пара статей.
Idot
14.04.2017 10:30А если взять больше парных коробок больше?
Например, есть пары коробок A-а, B-b, C-с и так далее. Если вскрыть коробку B, не трогая остальные, не станет ли это само по-себе сигналом?choupa
14.04.2017 12:42+2Не выйдет. Допустим, мы на звезде вскрыли коробку B. При этом мы узнали состояние коробки b на Земле, для землян коробки по-прежнему одинаково таинственны. Теперь b имеет определённое состояние, но как об этом узнают земляне? Не проводя измерений, на Земле нельзя понять имеет ли коробка уже определённое состояние или же ещё «не определилась», т.к. парную ей на звезде ещё никто не открывал.
Открыв коробку b, мы в любом случае найдём её в «определившемся» состоянии, но не сможем понять, она уже была такой до нас, или же мы её в этот самый момент сделали такой, разрушив запутанность.
Так что не получается схитрить.
sbnur
14.04.2017 10:59+1Вообще-то они узнали, что во время отлета в коробке оставшейся на Земле был черный шар, а что там находится в момент открытия, да и существует ли это коробка таким образо не узнаешь
Это к кванотовой запутанности никакого отношения не имеет — это классический подход типа закрытого пакета для капитана корабля — в случае ситуации A открой пакет 1, в случае B — пакет 2 и так далее
esudnik
14.04.2017 19:01-3Я предлагаю следующий вариант: Можно отправить в космос сразу много таких коробок и потом передовать информацию следующим образом. Например, надо передать бинарное значение 101 с корабля. Мы открываем коробку одну за другой пока не будет красный шар (скажем это бинарное значение 1). На земле это значит будет черный шар. Потом делаем паузу. Потом начинаем опять открывать коробки на космическом корабле пока не будет черного шара (бинарное значение 0). Потом опять делаем паузу. Начинаем снова открывать коробки пока не будет красный шар.
Проблема такого подхода в том что можно передать ограниченное количество информации из
за ограниченного количества коробок.vedenin1980
14.04.2017 19:22+3проблема этого похода что на земле никак не узнать какие коробки были открыты и вообще существует ли еще корабль
esudnik
14.04.2017 19:29-3Ок, тогда вы правы, это не работает. Я не до конца понял квантовую физику. Я изначально предполагал что на земле коробки будут открываться автоматически.
alexhott
14.04.2017 08:31+4давно мысль такая была, но запутался в попытке разобраться в запутанных фотонах
Kenya-West
14.04.2017 14:26+5Тогда попросите кого-нибудь определить ваше состояние, и запутанность прекратится.
DrZlodberg
14.04.2017 08:50+1Вроде была информация, что научились изменять состояние не нарушая запутанности. Если при этом ещё и результат измерения меняется, то можно ведь набором изменений подобрать нужный вариант. Или нельзя?
vedenin1980
14.04.2017 10:56Вроде была информация, что научились изменять состояние не нарушая запутанности. Если при этом ещё и результат измерения меняется, то можно ведь набором изменений подобрать нужный вариант. Или нельзя?
Если бы это было возможно, то это нарушило один из главных принципов ОТО "невозможно передачи информации быстрее скорости света" и сейчас был все только это и обсуждали бы. Так что нет нельзя.
DrZlodberg
14.04.2017 11:14Опечатался. ИзмеРять. Т.н. слабые изменения.
Собственно вот статья. Там в комментариях этот вопрос уже поднимался, но, вроде, никакого толкового ответа я не нашел
Shkaff
14.04.2017 12:24+3Там в той статье много всего намешано… Во-первых, запутанность это не что-то такое, что либо есть, либо ее нет, напротив, запутанности может быть больше или меньше. Слабые измерения уменьшают запутанность, но только очень-очень слабо. Там вообще все строго довольно в соответствии с обычной квантовой механикой.
Во-вторых, даже если предположить идеальные измерения и ту последовательность измерений, вам же нужно будет как-то сообщить второй стороне, что информация содержится вот в данном бите, а не в миллионе перед этим. А это сообщить можно только по классическому каналу. Так что это как в обычной квантовой криптографии — ключ-то передан, а вот узнать об этом можно только имея классический канал связи.
В-третьих, много слабых измерений тоже не дадут знания о системе, которое позволит передать информацию. Слабое измерение — это просто такой «медленный» коллапс.DrZlodberg
14.04.2017 12:46В плане «сообщить» задача решаема, если время идёт в обоих точках синхронно и если измерения не требуют одновременности (этот момент непонятен, но, вроде бы, не требует). Т.е. если мы можем (условно говоря) добиться нужного нам состояния и оставить его в нём, а затем измерить его на другом конце. Вопрос в том, можно ли добиться коллапса в нужном состоянии по результатам слабого измерения?
vedenin1980
14.04.2017 13:04В плане «сообщить» задача решаема, если время идёт в обоих точках синхронно и если измерения не требуют одновременности
Не решаемая если речь идет о том чтобы сообщить нужно быстрее скорости света (например, когда точки находятся у разных звезд в сотни световых лет). А если у вас есть уже обычный канал со скоростью света то на кой вам нужен квантовый канал? Вот и получается, что схитрить и передавать информацию быстрее скорости света не выйдет.
DrZlodberg
14.04.2017 13:09Почему не решаема? Если у меня есть один бит и я могу его гарантированно выставить в нужное значение (могу ли — по прежнему вопрос). Если станция долетит до точки (пусть и с черепашьей скоростью) передать этим битом результат измерений она может быстрее скорости света. Если мы точно знаем, что значение будет готово в определённое время (теоретически все погрешности измерения времени мы учесть можем) то можем и измерить в нужный момент.
Shkaff
14.04.2017 20:18Таким образом вы не пересылаете данные быстрее скорости света, а больше данных в секунду посылаете. Условно, вы можете передать бесконечное количество бит, потом станция долетит и сможет расшифровать — и вы мгновенно получите бесконечное количество бит, но это не значит, что была передача быстрее скорости света, просто ваш канал связи очень широкий:)
Shkaff
14.04.2017 20:11+1Нет, слабыми измерениями коллапса не добиться. Это принципиальная разница, слабым измерением получаем ровно столько информации о системе, насколько слабо измерение — условно, бесконечно слабое измерение даст бесконечно мало информации. То, о чем идет речь в той статье — несколько иное, «undoing the measurement». Но и тут не работает — сильное измерение нельзя сделать назад, а от слабого толку нет.
wych-elm
14.04.2017 17:48А есть ли какая-либо возможность узнать этот самый уровень запутанности. То есть, выполняя т.н. слабые измерения мы уменьшаем запутанность системы. И если состояние системы нам подходит, например мы хотим передать логическую «1» и система как-раз имеет соответствующее состояние, мы могли бы нарушить запутанность этой системы «до конца», а на другом конце применяя слабые измерения увидят что запутанность нарушена — значит это передача. И, наоборот, если состояние не подходящее, мы прекращаем воздействовать на систему и переходим к следующей, а она остается с «немного нарушенной запутанностью» и на другой стороне, опять же, проводя слабые измерения выявляют что запутанность не нарушена «до конца», значит что это состояние нам не подходит, поэтому надо переходить к следующей системе. Тут нужно как-то наперед договорится о временных интервалах, что-бы мерить по-очереди соответствующие системы.
Shkaff
14.04.2017 20:08+1В этом суть — узнать, насколько запутанна система после измерения, никак нельзя, по крайней мере по результатам измерения над одной частицей. Так что ваша система не работает…
choupa
14.04.2017 14:11-1Пожалуйста, покажите пункт ОТО или СТО насчёт того, что
невозможно передачи информации быстрее скорости света
Его нет. Вы наверное удивитесь, но теория относительности никак не запрещает передачу сигнала быстрее света. Другое дело, что согласно СТО передача быстрее света равносильна отправке сообщения в прошлое (в другой системе отсчёта), а это нарушение принципа причинности.
Скажу более. Принцип причинности не нужен ни в одной современной физической теории, ни в СТО, ни в квантах, ни в теории поля. Причинность также не является следствием ни одной физической теории. Это такой житейско-философский принцип, но и без него физика, как ни странно, работает. Наш повседневный опыт говорит, что он должен соблюдаться, но это запросто может оказаться и не так, хотя это и сложно уложить в голове.
Ричард Фейнман в этой части был большой энтузиаст, подвергал сомнению причинность. Чего стоит только «теория одного электрона».
BigBeaver
14.04.2017 14:25Его нет.
Он есть — информация, энергия и масса эквивалентны.GreatNonentity
14.04.2017 15:04Очень интересно! Поясните, пожалуйста, как соотносится информация и энергия.
BigBeaver
14.04.2017 15:18+2Я вам строгих доказательств не приведу, но подумайте о том, что вы называете информацией, о законе неубывания энтропии и тд.
GreatNonentity
14.04.2017 21:28Спасибо за ответ! Интересно было подумать…
Да, безусловно информацию без материального носителя представить сложно. А у материи, разумеется, есть теоретический предел емкости этой информации (как бы мы ее не мерили — квантовыми состояниями или энтропией). Таким образом, безусловно, между массой и информацией можно выстроить некоторую связь и утверждать, что максимально возможный объем информации в системе постоянен. Но разве передача информации быстрее скорости света каким-то образом нарушает это постоянство? Или я не уловил суть проблемы?
Разве само по себе нарушение принципа локальности не говорит о том, что какой-то «сигнал» передается быстрее скорости света, пусть у нас и не получается использовать это свойство для передачи битов?BigBeaver
14.04.2017 22:04+1Разве само по себе нарушение принципа локальности не говорит о том, что какой-то «сигнал» передается быстрее скорости света
Думаю, нет. Можно придумать достаточно много интерпретаций, создающих иллюзию сверхсветовой передачи. Моя любимая состоит в том, что можно считать запутанные частицы просто разными проекциями одной и той же сущности из пространства с большим порядком мерности.
Что касается исходного вопроса, мое понимание теории информации и КМ не достаточно для хорошего ответа, но я уверен, что он как-то завязан на аналогию между информационной и термодинамической энтропией. Помимо прочего я подозреваю, что возможность управлять квантовым состоянием частиц, запутанных с имеющимися у нас, нарушает закон сохранения энергии (или других интегралов движения, что не суть важно) и неубывания энтропии.
Поясню про интегралы движения: спин (для примера) — это момент импульса. Из состояния суперпозиции мы получим разнонаправленные реализации с равной вероятностью, а потому суммарный момент пачки частиц, запутанных с нашими, будет примерно равен нулю. Если мы каким-то образом сможем повлиять на частицы через запутанность, то становится возможной ситуация, когда суммарный момент «разпутанной» пачки частиц становится отличным от момента до разпутывания. С одной стороны, он будет обратен тому же моменту во второй пачке (которая осталась на другом конце линии), с другой стороны (то есть, если считать все это частью одной системы, сумма сохраняется и все хорошо). с другой же стороны, нам требуется сверхсветовой перенос момента. С третьей стороны, я не знаю, действительно ли он требуется, если рассматривать все это в терминах КМ. Вопрос замкнутости рассматриваемых систем тоже ставится под вопрос в таком примере.
Вот как-то так я вижу ситуацию. И полагаю, на уровне научпопа никто нам нормального ответа дать не сможет. А может и не только на уровне научпопа, пока природа запутанности остается педметом дискуссий.
choupa
14.04.2017 15:241. Вот про информацию можно поподробнее. Может быть и формулу приведёте, как пересчитать информацию в энергию? А то я что-то не в курсе.
2. Предъявите мне, пожалуйста, принцип причинности среди постулатов СТО. Или хотя бы как он выводится в виде следствия из этих постулатов.
Fezzo
14.04.2017 10:40+2может, конечно, я задам глупый вопрос, но я еще НИГДЕ не видел, чтобы была определена такая сущность как «измерение». В квантовой физике всё крутится вокруг этого «измерения», которое схлопывает волновую функцию и т.д. Кто-нибудь может пояснить, что именно понимается под «измерением» квантовооо состояния?
xPomaHx
14.04.2017 11:40В квантовом мире все настолько мало, что измерение = воздействие. Потому как невозможно узнать о частице нечего до тех пор пока не воздействуем на неё и получим ответную реакцию.
И конечно есть способы нарушить квантовое состояние и без измерения просто воздействиями в результате которых мы нечего не узнаем.
flerant
14.04.2017 20:33+2Хочется, конечно, для начала спросить, «а где вы смотрели?», потому что обычно проблеме измерения посвящены отдельные главы в учебниках по квантовой механике. Но всё же приведу вот эту ссылку https://mipt.ru/upload/medialibrary/533/quant-2.pdf Смотреть страницу 153 и далее
sotnikdv
14.04.2017 12:08Weak measurement, бро. Странно, что Итан о нем не говорит.
http://www.engr.ucr.edu/~korotkov/papers/PRL-101-200401-2008.pdf
Так что я бы подождал с выводами.
Zulus-Imba
14.04.2017 12:15Господа, ответьте на главный вопрос, может один экспериментатор узнать о самом факте измерения состояния второй частицы, в удалённой лаборатории? Если да, сигнал можно передавать самим измерением, и не важно что оно, само по себе даст.
interprise
14.04.2017 12:17очевидно нет, иначе бы давно стояли у нас сверхсветовые модемы
Zulus-Imba
14.04.2017 12:34Тогда ждём появления телепортации и прочих варп двигателей. Пока наши технологии, дальше солнечной системы, становятся крайне не эффективны, как плот в океане.
vmchaz
14.04.2017 15:02Вот тут было рассказано о некотором эксперименте, который вроде как позволял отменять квантовое наблюдение. Интересно, в связке с ним становится ли сверхсветовая связь возможной?
flerant
14.04.2017 20:37Надо понимать, что слабые измерения все равно нарушают когерентность состояния, и хотя это нарушение можно сделать сколь угодно малым, но и информации о состоянии вы извлечёте тем меньше, чем слабее это нарушение. Так что ответ «нет», потому что отменить квантовое наблюдение нельзя.
Shkaff
14.04.2017 20:49Нет, все эти эксперименты остаются в рамках стандартной квантовой физики, а значит никакой сверхсветовой связи.
KIVagant
14.04.2017 15:08Не пойму, а что мешает договориться и измерить частицу после определенной даты? Отправляем корабль к планете X, знаем, что он прилетит-измерит по нашему времени 1 января 2025го года. 2го января начинаем измерять частицы, считывая информацию. Конечно, тут не предполагается ошибки (когда на той стороне вообще корабль не долетел, но мы не знаем). Но как раннее уведомление до получения гарантированного — вполне можно пробовать использовать.
vedenin1980
14.04.2017 15:15+1Не пойму, а что мешает договориться и измерить частицу после определенной даты?
Никто не мешает. Проблема в том что информацию передать так не получится. Частицы на Земле выдадут последовательность 01000111011, частица на корабле 10111000100. С одной стороны, да мы получим одинаковые последовательности в разных точках, только это не даст нам возможности передать ни бита информации, так как частица на корабле никак не даст изменить последовательность частицы на Земле.
Gorthauer87
14.04.2017 16:30А нельзя ли это свойство использовать для криптографии? Последовательности то одинаковыми оказываются.
r00tGER
14.04.2017 15:18Если система находит планету, то измерение заставляет частицу принять состояние +1, а если не находит – измерение придаёт частице состояние -1
Это как? Мы не можем установить необходимое значение. Измерением, мы только узнаем в какое состояние эта частица перешла. (сам факт измерения и заставляет её перейти. как раз отличие от изначально-установленных цветов шариков выше).
egigd
15.04.2017 02:37Так автор об этом как раз и говорит!
Или вы решили дальше этого места статью не читать?..
Robotex
14.04.2017 19:20Я одного не пойму. А если мы возьмем очень точные часы и синхронизируем время с учетом всех замедлений на аппарате и на Земле. И будем знать, что измерение там будет произведено в строго определенный момент времени. Тогда на Земле нам нужно будет измерить частицу уже после этого момента времени.
vedenin1980
14.04.2017 19:36измерение на кораблн никак не влияет на измерение на земле. Так что это не поможет. Грубо говоря мы знаем что если на корабле частица даст 1, то на земле даст 0. Но было ли измерение на корабле мы не узнаем и не сможем передать ни бита информации.
alexhott
15.04.2017 11:14-1я думал что как-то можно определить находится частица в суперпозиции или уже нет.
это ведь и есть смысл суперпозиции. Если нельзя определить в суперпозиции частица или уже заняла определенное состояние, то можно утверждать что суперпозиции и не было, а шар изначально был касный просто мы об этом не знали.
Если есть способ понимать отличать частицы в запутанном и уже измеренном состоянии, то сам факт перехода из запутанного в измеренное и будет передаваемым сигналом.Shkaff
15.04.2017 11:32+1Сказать, была частица в суперпозиции или нет, можно только статистически, приготавливая одно и то же состояние много раз, и производя разные измерения. Узнать, является ли одиночная частица запутанной — невозможно.
crackjack
16.04.2017 12:18Интересно, тоесть если у нас есть например есть 1 000 000 частиц, мы можем сказать были они в состоянии суперпозиции или нет, верно?
А если мы отправим в соседнюю звездную систему например 128 наборов запутанных частиц, по 1 000 000 частиц в каждом наборе, а через какое то время проведем измерения каждого набора, на предмет были ли частицы в суперпозиции или нет, это сможет передать информации на 16 байт?Shkaff
16.04.2017 12:35+1Я бы сказал по-другому, мы приготовили миллион пар запутанных частиц одинаковым образом. Чтобы проверить, запутанны они или нет, нужно измерить каждую пару (тем самым разрушив запутанность) и собрать статистику, в каком состоянии какая частица была. Далее можно будет посмотреть на корреляции между состоянием первой и второй частицы в каждой паре и на основании этого сделать вывод о запутанности. Но для этого обязательно нужно измерить каждую частицу в каждой паре. Так что не получится с передачей информации…
crackjack
16.04.2017 12:38жаль( надежда только на какие то парадоксы и возможность изменения без коллапса запутанности
Shkaff
16.04.2017 12:43Да, думаю, тут физику не обмануть… Пока все, что мы знаем о мире говорит нам, что вокруг скорости света не обойти… Сомневаюсь, что в привычных нам режимах (малых энергиях и массах, больших размерах и тп) получится реализовать что-то такое необычное.
crackjack
16.04.2017 12:09запутанность работает, только если вы спросите у частицы: «в каком ты состоянии?»
Правильно ли я понял что если мы опрашиваем одну частицу о ее состоянии (непрерывно), то вторая частица находиться в противоположном состоянии все это время? Мы ведь можем передать информацию в таком случае.
Может кто то объяснить?Shkaff
16.04.2017 12:32+1Не совсем, если вы измерили одну частицу, то система коллапсирует, запутанность «срабатывает» и разрушается и больше с ней ничего не сделать. Есть такая штука как квантовый парадокс Зенона, когда система действительно остается в состоянии пока за ней наблюдают, а если перестать наблюдать -может перейти в другое состояние. Но это тоже не очень для передачи информации.
alexhott
19.04.2017 21:00-1тогда получается однозначно нельзя сказать были ли частицы вообще запутанными
может в момент разделения по разным коробками они уже были одна красная другая серная
Seven-ov
21.04.2017 16:23Я понимаю, что я чего-то не понимаю, но чего я не понимаю, я пока не понимаю!
Простым поиском не удалось найти информации, может подкинете сюда доказатльсва квантовой телепортации? То есть, почему именно в момент измерения частица пиобретает опредленный спин, а он не предопределен заранее, в моменте запутывания двух частиц. Простые логические умозаключения упорно оттягивают именно к предопредлению, а не к телепортаци…
И второй вопрос, а в чем для нас принципиальная разница, предопределены ли спины запутаных частиц или они определяются в момент измерения, если мы не можем на это никак повлиять?
BigBeaver
21.04.2017 16:28+2Неравенство Белла.
saboteur_kiev
21.04.2017 17:58Если ребенку дать конфету или пластилин в обертке (предположим, что обертка обязательно рвется/мнется в процессе открытия) — пока он его не раскроет, он не сможет это понять. Но взрослый человек знает, что можно посмотреть на свет, взвесить, рентген наконец — не нарушая обертку.
Насколько я понимаю, неравенство Белла лишь показывает, что те методики, которые используются сейчас — влияют на измеряемый объект. Но вопрос, можно ли измерить, не вмешиваясь — остается открытым, не так ли?BigBeaver
21.04.2017 20:43+1Мне бы не хотелось уходить в эти философские дебри о том, что такое измерение, какова роль наблюдателя и тд. Лично я считаю, что это все чушь (all philosophy is bullshit). Но это лишь мое мнение.
На мое мнение можете не обращать особого внимания, зато, стоит присмотреться к другим интересным вещам вроде квантового туннелирования (фиг с ней с телепортацией) и дифракции частиц (в том числе, составных типа сложных молекул). Уверен, что после их осознания тянуть в мир КМ бытовые аналогии больше не захочется. с наилучшими пожеланиями =)
zookko
Тут вам не МассЭффект!