Инфицированы будущим
При поддержке

Прогностика — наука для предсказания будущего. Философия ставит две проблемы прогнозирования (футурологии): первая — будущее не существует как объект, вторая — прогнозирование как исследование тенденций развития бытия — не есть наука. В то же время любая теория, любая форма общественного сознания предполагает размышления о будущем, без надежды на будущее нет смысла настоящего.

Архив → Квантовая телепортация. Введение

«Все должно быть изложено так просто, как только можно, но не проще!»
Альберт Эйнштейн

Классическая постановка эксперимента квантовой телепортации (вот такой вот оксюморон) немыслима без использования так называемых зацепленных пар частиц. Поэтому данная статья будет носить вводный характер и посвящена зацепленным состояниям, да и вообще квантовым состояниям.

Возьмём электрон, его спин равен ½. Как говорит нам квантовая механика, проекция этого спина на любую выбранную ось может принимать только два значения: +½ и –½. Обозначим состояния, отвечающие этим проекциям как |↑› и |↓› соответственно. Но это не значит, что электрон может находиться только в состоянии |↑› или |↓›, в общем случае это состояние описывается как A|↑› + B|↓›, где A и B — комплексные числа, такие, что |A|² + |B|² = 1. |A|² и |B|² — вероятности обнаружить электрон в состоянии |↑› и |↓› соответственно (в том смысле, что, если мы приготовим N электронов в таком состоянии, в среднем N|A|² окажутся, при измерении в состоянии |↑›).

А теперь возьмём два электрона, для них будет уже 2² = 4 базисных состояния: |↑ ↑›, |↓ ↓›, |↑ ↓› и |↓ ↑› и общее состояние двух электронов может описываться произвольной их комбинацией, вот тут то и начинаются интересности. Часть состояний может быть расписана в виде (A|↑› + B|↓›)*(C|↑› + D|↓›), они состояния называются сепарабельными. В этом случае мы можем разделить состояния каждого из электронов, и результаты измерения проекции спина каждого из них будут независимы. Но есть и другие состояния, которые нельзя расписать таким образом, проекции спинов электронов в таких состояниях связаны между собой, эта связь и есть квантовая зацепленность.

Простейший пример такого состояния: |↑ ↓› – |↓ ↑› — абсолютно симметричное состояние. Если, измерив проекцию спина одного электрона, мы получили +½, то для второго ответ мы будем знать и без измерения — –½, и наоборот. Мы можем разнести два электрона сколь угодно далеко, без нарушения этой связи. Представьте себе, Алиса, находясь на Земле, измеряет проекцию спина своего электрона и тут же узнаёт результат, который получит Боб, если он надумает провести точно такой же эксперимент у себя, за сотни световых лет от Алисы. Разумеется, это сработает только в том случае, если Алиса и Боб заранее выберут ось, вдоль которой они будут проводить свои измерения.

Собственно эта «магическая» способность одной частицы из зацепленной пары узнавать результат измерения над другой частицей и делает возможной квантовую телепортацию, но об этом я расскажу в следующей части. А пока я буду рад ответить на вопросы, возникшие при прочтении этой статьи.

PS Картинок пока не будет, провайдер мне сеть не вернул пока, а на работе всё работает очень фигово

Дополнение 1: О Сверхсветовом Телеграфе

Хотя один электрон из зацепленной пары и «узнаёт» мгновенно о состоянии другого, передать таким образом информацию со скоростью, превышающей скорость света, не удастся.

Допустим, Алиса хочет передать Бобу 8 бит информации, и они заранее получили по 8 электронов из зацепленных пар. Алиса проводит над своими электронами измерения и получает случайную последовательность бит. Конечно, с вероятностью 1/256 это будет именно та последовательность, которую она хотела передать, но Боб об этом не знает. И чтобы он смог об этом узнать, Алиса должна послать ему по меньшей мере один бит («Да/Нет»), а сделать она это может только со скоростью, не превышающей скорость света. Увы, преодоление скорости света любым носителем информации пока не видится возможным.

  4

Комментарии

О чем-то подобном я думал не так давно. Вопрос только в том, как можно реально использовать такую технологию. Насколько я понимаю, эта технология особенно нужна для межпланетной связи.

Да, кстати - как этот эффект можно использовать для связи? Ну узнал Боб что у Алисы при измерении получился такой-то спин - что с того? Как таким образом можно передавать информацию?

Передавать информацию быстрее скорости света нельзя даже с помощью зацепленных состояний. Но таким образом можно создать криптографический ключ, незаметно перехватить который будет невозможно.

Очень интересно! Буду ждать продолжения :)

А почему с помощью зацепленных состояний нельзя передавать информацию быстрее скорости света?

Сделал соответствующее дополнение к посту.

Спасибо! Мне показалось, что я что-то понял :)

Хм… Когда кажется, нужно задавать вопросы =)

Будут и вопросы. Тема очень интересная!

Статья очень интересно и понятно написана. Автору браво. Самое главное применение квантовой телепортации - это передача информации в квантовых компьютерах. Кстати, сказать такой канал для передачи связи позволяет передать в два раза больше информации (правда только при идеальном квантовом канале связи, когда безошибочно передаётся каждое квантовое состояние).

Передача информации и квантовая телепортация, действительно процессы одной природы, про передачу информации тоже будет)

Буду ждать с нетерпением Вашу новую статью.

Если сеть вернут сегодня, то будет сегодня, если нет, то завтра =)

Мои похвалы автору, статья действительно понятнее, чем в Википедии (или просто уже не первый раз на эту тему читаю... да не важно, главное, что статья есть, и она хорошая))) Собственно сей вопрос я уже задавал, но хочется всё-таки узнать ответ. Вот универсальный квантовый ключ - это всё хорошо!) Но а сама суть - передачи чего-либо выше скорости света!) За счёт чего это происходит? что является переносчиком взаимодействия??? Вот что интересно мне, но к сожалению я учусь не по этой специальности))) У кого какие идеи есть, прошу)

Это очень философский вопрос (как и почти все серьёзные вопросы в квантовой механике)

На мой взгляд, переносчиков взаимодействия нет и быть не может. Если бы они были и отвечали за квантовые корреляции, это означало бы передачу информации со скоростью, превышающей скорость света, что запрещено.

Пожалуй и взаимодействия-то нет как такового. Ведь не взаимодействуют стрелки двух компасов, но всегда показывают одно и то же направление, не особо удачный пример, но тем не менее. Волновая функция, все эти |↑ ↓› – |↓ ↑› — не более чем математическая абстракция, которая отлично описывает результаты экспериментов, но едва ли может сказать нам, что есть квантовое состояние на самом деле. Недаром же существует множество интерпретаций волновой функции, но это уже голая философия, где каждое из множества мнений приближает нас к Истине, но ни одно из них само по себе Истиной не является.

Вам надо продолжить рассказы про квантовую телепортацию.

Спасибо. Про квантовую телепортацию мне рассказать больше нечего: две статьи и одно видео вобрали в себя почти всё, что мне известно.

Но есть ещё такое явление как квантовая псевдотелепатия, основанная на всё той же зацепленности. Я уже пару месяцев думаю (не очень активно, правда) как о ней можно рассказать интересно. Постараюсь написать на эту тему.

Квантовая псевдотелепатия - это тоже очень интересно! :)

Чертовски, даже, интересно, но начал писать и вышло, что всё сводится к куче математики и нескольким строкам текста. Вот и думаю, как это переиначить, чтобы стало наоборот =)

"как это переиначить, чтобы стало наоборот" У вас получится :)

Думается мне, что релятивистский мир - лишь вершина айсберга) В прямом смысле. Если релятивистские законы открыты взгляду, то остальное скрыто в пространстве "тёмной воды"))

Вы уже второй раз упоминаете релятивизм в комментариях к этой статье. В то же время вся упомянутая в ней квантовая механика нерелятивистская

Вы уже второй раз упоминаете релятивизм в комментариях к этой статье. В то же время вся упомянутая в ней квантовая механика нерелятивистская

По повод псевдотелепатии - это нечто вроде квантовой телепортации между электронами в головах двух разных людей??)

Квантовая псевдотелепатия основана на всё той же зацепленности. Например, если Алиса будет измерять проекцию спина своего электрона из состояния ↑ ↓› – |↓ ↑› и выдавать результат, а Боб делать то же самое, но свой результат «переворачивать», то их ответы всегда совпадут, словно они обладают телепатической связью.

Т.е. псевдотелепатия опять-таки же потому, что между юзерами существует некоторое условное соглашение в действиях)) А где можно найти ТО с доказательствами и уравнениями Эйнтштейна?)))

Нет, псевдо- потому что всё объясняется квантовыми корреляциями. Там игры в которых участвуют Алиса с Бобом посложнее будут и договориться заранее не поможет без использования зацепленности.

Где найти Теорию Относительности и дальше по тексту — читайте Ландау-Лифшица

Огромное спасибо!)

© 2019 Trend Club