Сверхсветовая связь, при помощи квантового ластика

[Доктор Грим]

Нашел на Geektimes статью, о сверхсветовой связи, на основе квантового ластика: https://geektimes.ru/post/298309/
Прошу тех кто в теме, высказаться: это серьезно, или туфта? Если второе, то почему? Излагает автор статьи вроде гладко, да и статья на Википедии соответствующая есть: https://ru.wikipedia.org/wiki/Эксперимент_квантового_ластика.

[alena_korf]

Прошу тех кто в теме, высказаться: это серьезно, или туфта?

туфта разумеется.

Если второе, то почему?

ибо закон причинности

[AlexAV]

Прошу тех кто в теме, высказаться: это серьезно, или туфта?

Туфта, причём полная. В квантовой механике есть строго доказанная теорема (называется no-communication theorem, её общий случай можно найти скажем в этой работе https://link.springer.com/article/10.1007/BF00696109) о невозможности передачи сигнала быстрее скорости света с помощью квантовой нелокальности. Любые попытки придумать такой способ подобны попытке построить вечный двигатель в рамках классической механики - рассуждения всегда содержат ошибку, возможно иногда и не вполне очевидную.

[Доктор Грим]

ибо закон причинности

Туфта, причём полная. В квантовой механике есть строго доказанная теорема (называется no-communication theorem, её общий случай можно найти скажем в этой работе https://link.springer.com/article/10.1007/BF00696109) о невозможности передачи сигнала быстрее скорости света с помощью квантовой нелокальности. Любые попытки придумать такой способ подобны попытке построить вечный двигатель в рамках классической механики - рассуждения всегда содержат ошибку, возможно иногда и не вполне очевидную.

Я все понимаю, теоретическая физика рулит, но вот тут у нас реальный эксперимент, который вроде как демонстрирует именно сверхсветовую передачу данных. Почему именно это не взлетит?

[AlexAV]

ибо закон причинности

Это совершенно верно. Но это утверждение (о невозможности сверхсветовой коммуникации с помощью квантовой нелокальности) можно доказать и из аксиоматики квантовой механики не используя таких общих принципов (в случае нерелятивистской квантовой механики это делается довольно просто, в общем случае КТП доказательство несколько более сложное).

[sharp]

Я все понимаю, теоретическая физика рулит, но вот тут у нас реальный эксперимент, который вроде как демонстрирует именно сверхсветовую передачу данных. Почему именно это не взлетит?

Ошибка эксперимента, очевидно. Вряд ли в этих экспериментах источник и приемник были разнесены на значительное расстояние, значит результат сильно зависит от точности и правильной организации измерения.
Вот если угнать приемник на Марс или хотя бы на Луну, станет очевидно, что никакого сверхсветового отклика нет.

[Доктор Грим]

Ошибка эксперимента, очевидно. Вряд ли в этих экспериментах источник и приемник были разнесены на значительное расстояние, значит результат сильно зависит от точности и правильной организации измерения.
Вот если угнать приемник на Марс или хотя бы на Луну, станет очевидно, что никакого сверхсветового отклика нет.

Да нет, вы не поняли. В чем ошибочность построений автора статьи? Почему именно квантовый ластик не позволяет передавать информацию быстрее света?

[snickers]

Почему именно квантовый ластик не позволяет передавать информацию быстрее света?

что бы увидеть фотон его надо поглотить..  значит его уже нет..
 Даун–конвертор – это прибор, который при попадании в него одного фотона рождает 2 фотона на выходе- это уже ДРУГИЕ фотоны..
 
 Про все что до ДК можно забыть...
Я думаю -  что вот это - Получив данные с детекторов мы будем знать, по какому пути прошел каждый фотон - неверный постулат.. ведь фотон не ПОШЕЛ по пути а был поглощен.. а полетел уже иной фотон..

[AlexAV]

Да нет, вы не поняли. В чем ошибочность построений автора статьи?

Она очевидна. Протокол квантового ластика выполнен не до конца. Квантовый ластик включает две операции. Квантовое измерение над одной частью системы и унитарное преобразование (форма которого зависит от результата измерения над первой частью) над другой. В представленной постановке выполняется первая, но не делается вторая. В результате ничего не получится.

В представленной схеме в зависимости от того попадёт ли фотон 2 в детектор 3 или 4 фотон 1, который движется в каналах 1/2, перейдёт в состояние или

\[ \psi = 1/\sqrt{2}(\psi_1 + \psi_2) \]

или

\[ \psi = 1/\sqrt{2}(\psi_1 - \psi_2) \]

То и другое будет реализовано с одной и той же вероятностью 50%. В результате интерференционные максимумы от 50% фотонов соответствующих случаю, когда второй фотон попал в детектор 3, точно совпадут с интерференционными минимума от 50% фотонов соответствующих случаю, когда второй фотон попал в детектор 4. Максимумы точно компенсируют минимумы и никакой интерференционной картины вне зависимости от состояния полупрозрачного зеркала в каналах 3/4 наблюдаться не будет.

Чтобы восстановить интерференционную картину потребуется ещё одно действие. Наблюдатель, узнав попал ли второй фотон в детектор 3 или 4, должен сообщить результат своего измерения наблюдателю у экрана по обычному классическому каналу. После чего если сработал детектор 3, то наблюдатель у экрана ничего делать не должен, а если детектор 4 - он должен во втором канале поставить дополнительную пластину, которая будет сдвигать фазу фотона на \pi. Если так сделать - интерференционная картина действительно восстановится. Вот только это возможно лишь со скоростью, которая будет ограничена скоростью передачи информации о результате измерения от наблюдателя у детектора 3/4 к наблюдателю у экрана по обычному классическому каналу, т. е. не быстрее скорости света.

[sharp]

Квантовое измерение над одной частью системы и унитарное преобразование (форма которого зависит от результата измерения над первой частью) над другой. В представленной постановке выполняется первая, но не делается вторая. В результате ничего не получится.

А если упростить эксперимент? Выпускаем запутанные частицы, одна частица из пары летит на двухщелевой эксперимент, другая - на детектор, который можно включать/выключать. Или ставить/убирать.

Получится ли настроить детектор таким образом, чтобы его включение/выключение влияло на результаты двухщелевого эксперимента?

[Maki]

Излагает автор статьи вроде гладко

Не может ли так быть, что в основе всех гладких рассуждений, кочующих по интернетам, лежит нижеприведённая дохлая шрёдингеровская кошатина?

Далее опыт повторили еще раз, с включенными детекторами, но без записи данных о траектории движения фотонов. Несмотря на то, что опыт полностью повторяет предыдущий, за исключением возможности получения информации, через некоторое время на экране вновь образовалась интерференционная картина из светлых и темных полос.

Напоминает первоапрельскую публикацию в научпопжурнале.

[AlexAV]

Напоминает первоапрельскую публикацию в научпопжурнале.

Нет. Квантовый ластик - вполне реальный эффект. Т.е. существует протокол, который позволяет обратить квантовую декогеренцию (по сути определенным образом стерев информацию записанную в резервуаре о квантовой системе). Просто он не полностью разобрался как это работает, отсюда и пошли "вечные двигатели", т.е. сверхсветовая коммуникация.

[AlexAV]

Получится ли настроить детектор таким образом, чтобы его включение/выключение влияло на результаты двухщелевого эксперимента?

Кратко - нет. Это строго доказывается. Т.е. хотя при измерение одним из наблюдателей волновая функция системы в целом меняется, но частичная матрица плотности, включающая только степени свободы доступные второму наблюдателю, остаётся неизменной (а только она влияет на результат любого наблюдения, которое может осуществить второй наблюдатель в том случае, если он по обычному каналу связи не получил информацию о результатах полученных в измерениях, осуществлённых первым).

[Dem]

Я все понимаю, теоретическая физика рулит, но вот тут у нас реальный эксперимент, который вроде как демонстрирует именно сверхсветовую передачу данных. Почему именно это не взлетит?

В некоторых экспериментах данные хоть и передаются, но заведомо бессмысленные данные.
Т.е. чисто рандомные данные на содержимое которых мы никак не можем повлиять.

[Доктор Грим]

 Даун–конвертор – это прибор, который при попадании в него одного фотона рождает 2 фотона на выходе- это уже ДРУГИЕ фотоны..

Да, но как тогда на экране образуется то интерференционная картина, то нет? Речь ведь идет о реальном эксперименте, не забывайте.

Она очевидна. Протокол квантового ластика выполнен не до конца. Квантовый ластик включает две операции. Квантовое измерение над одной частью системы и унитарное преобразование (форма которого зависит от результата измерения над первой частью) над другой. В представленной постановке выполняется первая, но не делается вторая. В результате ничего не получится.

В представленной схеме в зависимости от того попадёт ли фотон 2 в детектор 3 или 4 фотон 1, который движется в каналах 1/2, перейдёт в состояние или

ψ=1/2–√(ψ1+ψ2)
ψ=1/2(ψ1+ψ2)


или

ψ=1/2–√(ψ1−ψ2)
ψ=1/2(ψ1−ψ2)


То и другое будет реализовано с одной и той же вероятностью 50%. В результате интерференционные максимумы от 50% фотонов соответствующих случаю, когда второй фотон попал в детектор 3, точно совпадут с интерференционными минимума от 50% фотонов соответствующих случаю, когда второй фотон попал в детектор 4. Максимумы точно компенсируют минимумы и никакой интерференционной картины вне зависимости от состояния полупрозрачного зеркала в каналах 3/4 наблюдаться не будет.

Чтобы восстановить интерференционную картину потребуется ещё одно действие. Наблюдатель, узнав попал ли второй фотон в детектор 3 или 4, должен сообщить результат своего измерения наблюдателю у экрана по обычному классическому каналу. После чего если сработал детектор 3, то наблюдатель у экрана ничего делать не должен, а если детектор 4 - он должен во втором канале поставить дополнительную пластину, которая будет сдвигать фазу фотона на \pi. Если так сделать - интерференционная картина действительно восстановится. Вот только это возможно лишь со скоростью, которая будет ограничена скоростью передачи информации о результате измерения от наблюдателя у детектора 3/4 к наблюдателю у экрана по обычному классическому каналу, т. е. не быстрее скорости света.

Нельзя ли попонятнее?

[mbrane]

Да, но как тогда на экране образуется то интерференционная картина, то нет? Речь ведь идет о реальном эксперименте, не забывайте.

блин о каком эксперименте речь идет ... статья чистое теоретизируемое высасование из пальца на сайте гик...И ладно бы писал теоретик с опытом...

[.]

Любопытный момент во всех этих опытах и рассуждениях в том, что упор делается на унитарную эволюцию.  Унитарная эволюция - это просто, грубо говоря, набор правил и формул для описания квантовой системы, без взаимодействия со средой.
В реальности такого не бывает.
Чтобы он был пригоден, необходимо физически, реально создавать практически замкнутые, изолированные системы.
Например, совершенно невозможно описать  этим формализмом координаты и время создания лазера/кристаллов/зеркал, для экспериментов со спутанными фотонами (которые они описывают).
Но дело в том, что манипуляции с реальными, физическими объектами (лазерами, зеркалами, кристаллами и т.п.) меняют описание (той самой унитарной, казалось бы эволюции).
Т.е. если полупрозрачное зеркало между детекторами сдвинулось в реальном пространстве-времени (или мы реально изобрели 80 лет назад лазер чтобы вообще проводить опыты по спутыванию фотонов), то придется либо изменить унитарное описание от первого состояния, ко второму, чтобы учесть все нюансы за 80* лет (что невозможно в формализме в принципе, т.к. вообще параметра "время" в нем не существует). Либо выдумать теорию, как переходить между "унитарными описаниями".
Т.к. "унитарное" описание системы, где зеркало имеет координаты №1 и №2 совершенно разные.
В унитарном описании ведь нет переменных для момента времени или координаты создания (или начала теоретического описания с помощью соответствующего формализма) реальной физической системы из пары спутанных фотонов.
А ведь они "родились" на реальном материальном кристалле, имеющем пространственные координат в некой СО и время собственного существования .
Есть реальные материальные зеркала(полупрозрачные) и кристаллы и т.п. с соответствующими макропараметрами, их создают, двигают, меняют углы. Всего этого разнообразия формализм "унитарной эволюции" не замечает.
Интересно, как будет работать квантовый компьютер, если его "квантово-связанные" материальные части разнести на Венеру, Марс, Землю и Луну.
Упадет ли производительность ? 
Любопытно было бы посмотреть, как осуществляется переход между унитарными эволюциями (или скорее их описаниями), когда на пространственно-подобном интервале, между двумя парами 2-спутанных частиц, создается один ансамбль 4-спутанных частиц, как частный случай квантового вычислителя на 4-кубитах.

[mbrane]

Любопытный момент во всех этих опытах и рассуждениях в том, что упор делается на унитарную эволюцию.  Унитарная эволюция - это просто, грубо говоря, набор правил и формул для описания квантовой системы, без взаимодействия со средой.
В реальности такого не бывает.
Чтобы он был пригоден, необходимо физически, реально создавать практически замкнутые, изолированные системы.
Например, совершенно невозможно описать  этим формализмом координаты и время создания лазера/кристаллов/зеркал, для экспериментов со спутанными фотонами (которые они описывают).
Но дело в том, что манипуляции с реальными, физическими объектами (лазерами, зеркалами, кристаллами и т.п.) меняют описание (той самой унитарной, казалось бы эволюции).
Т.е. если полупрозрачное зеркало между детекторами сдвинулось в реальном пространстве-времени (или мы реально изобрели 80 лет назад лазер чтобы вообще проводить опыты по спутыванию фотонов), то придется либо изменить унитарное описание от первого состояния, ко второму, чтобы учесть все нюансы за 80* лет (что невозможно в формализме в принципе, т.к. вообще параметра "время" в нем не существует). Либо выдумать теорию, как переходить между "унитарными описаниями".
Т.к. "унитарное" описание системы, где зеркало имеет координаты №1 и №2 совершенно разные.
В унитарном описании ведь нет переменных для момента времени или координаты создания (или начала теоретического описания с помощью соответствующего формализма) реальной физической системы из пары спутанных фотонов.
А ведь они "родились" на реальном материальном кристалле, имеющем пространственные координат в некой СО и время собственного существования .
Есть реальные материальные зеркала(полупрозрачные) и кристаллы и т.п. с соответствующими макропараметрами, их создают, двигают, меняют углы. Всего этого разнообразия формализм "унитарной эволюции" не замечает.
Интересно, как будет работать квантовый компьютер, если его "квантово-связанные" материальные части разнести на Венеру, Марс, Землю и Луну.
Упадет ли производительность ? 
Любопытно было бы посмотреть, как осуществляется переход между унитарными эволюциями (или скорее их описаниями), когда на пространственно-подобном интервале, между двумя парами 2-спутанных частиц, создается один ансамбль 4-спутанных частиц, как частный случай квантового вычислителя на 4-кубитах.

 теорию открытых квантовых систем уже лет 30 назад развили как раз для работы с реальными квантовыми протоколами. состояние (кет-вектор гильбетрового пространства) заменяется на матрицу плотности смешанного состояния в том же пространстве , унитарная эволюция  - там заменяется операторным разложением Краусса... На самом деле есть теорема об очищении где показывается ,что смешанное состояние восстанавливается до чистого с введением дополнительного квантового пространства (результаты измерения в котором по каким либо причинам затруднены), а рхложение краусса все также сводится к унитарной эволюции в некотором расширенном пространстве...


ищущий да обрящет ....https://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-51-quantum-theory-of-radiation-interactions-fall-2012/lecture-notes/MIT22_51F12_Ch8.pdf http://www.mathnet.ru/php/conference.phtml?option_lang=rus&eventID=28&confid=939 ...