Запутанные квантовые состояния "на дому"

[Neolexx]

Я пишу популярную статью о квантовой запутанности для википедии. Сам филолог, поэтому пользуюсь разными популяризованными материалами, так что "не стреляйте в тапёра". Прочитав про спонтанное параметрическое рассеяние в нелинейных кристаллах, возник вопрос. Имея паршивенький красный лазер из карманной указки (~650 нм ?) и направив его, скажем, на кусок исландского шпата из маминой шкатулки - можно ли получить на выходе некоторое количество запутанных фотонов? Вопрос не о количестве или возможном экспериментальном использовании. Просто по принципу суслика ("вы его не видите, а он есть"), как интересное дополнение.

[Quangel]

Эх,мы тут в теории погрязли.  Есть те,кто и так верит в нелокальность,им никаких дополнительных доказательств вроде паршивеньких лазеров не нужно. Все ж и так понятно. А есть те,кто не верит. Для них любые доказательства - уловки мошенников,чтобы опорочить истиннность материализма  Им тоже никаких лазеров не нужно.  Так что вы лучше на Мембрану сходите или еще куда к прикладникам. Тут только религиозные споры. 

[Vitaliy]

Есть те,кто и так верит в нелокальность,им никаких дополнительных доказательств вроде паршивеньких лазеров не нужно. Все ж и так понятно. Подмигивающий А есть те,кто не верит. Для них любые доказательства - уловки мошенников,чтобы опорочить истиннность материализма

Андрюша... ну, не морочь же ты человеку голову. Опять ты, Квантовый Падре, со своими проповедями о силе веры. Ну... говоря про себя, ты, похоже, прав. Ты уверовал в Квантовую Библию, и все. Тебя ничем сдвинуть невозможно. А я пришел сюда именно в поисках нелокальности. Обнаружил пшик. Обрати внимание - не проникся верой в локальность, а оказалось, что нелокальщики за пазухой не имеют никаких реальных доказательств нелокальности физических взаимодействий или передачи информации.

А насчет ответа нашему молодому коллеге - я полагаю, не менее трех человек могли бы что-то у нас сказать по этому поводу. Может, просто руки еще не дошли...

P.S.

Я пишу популярную статью о квантовой запутанности для википедии. Сам филолог…

А вот о птичках... Очень любопытно - каким образом филолога занесло в область КМ, да еще до уровня написания толковой статьи?

[Neolexx]

каким образом филолога занесло в область КМ, да еще до уровня написания толковой статьи?

Насчёт "толковости" говорить рано, это выяснится при вычитке другими. Чисто принципиально физик может интересоваться религией, математик - музыкой, филолог - физикой 

Относительно исключительно теоретических построений, то для конкретного случая запутанных квантовых состояний ("зацепленности" по Воловичу) нужен либо лазер и РДС-кристалл (физика), либо бумага и карандаш для решений нефакторизуемых многочленов (математика). Без того и другого это метафизика (пронзание вселенной чистым разумом), тоже крайне полезное направление умственной деятельности.

Раздел метафизики мною уже завершён с описаниями старого доброго Копенгагена, многомировой интерпретации Эверетта и транзакционной интерпретации Крамера. Для показа палитры мнений во вводной статье этого достаточно IMHO. Для интересующихся всеми существующими "играми разума" в конце дана неплохая суммирующая работа Шлоссхауэра.

Математическая (минималистская) интерпретация также уже описана по Мермину с его "Заткнись и вычисляй!" ("Shut up and calculate!").

Осталась физическая составляющая, то есть объяснить "на пальцах", что конкретно и как делают в лабораториях и зачем. Причём объяснить таким же, как я, то есть кто даже под угрозой расстрела не извлечёт +/- корень из дискриминанта, хотя смутно помнит, что когда-то что-то такое он делал 

Этот раздел в целом тоже завершён с описанием классического эксперимента Аспэ 1981 года. Как приятное дополнение я просто хотел немного разбавить "мистику Большого Эксперимента" и показать, что кое-что из физики можно воспроизвести буквально на коленке в домашних условиях.

На неделе попробую спросить на Мембране (спасибо за совет). Если кто решит ответить на этом форуме, то перефразирую вопрос в максимально "политически корректной" форме:

Имея маломощный плохо сфокусированный красный лазер (волна ~650 нм) в, скажем, карманной лазерной указке, можно ли направить его на какой-либо "бытовой" материал, скажем, кусок исландского шпата, для получения эффекта спонтанного параметрического рассеяния. Если да, то какие это могут быть материалы и есть ли формулы для примерной статистической оценки световых потоков на выходе.

[Станислав]

Относительно исключительно теоретических построений, то для конкретного случая запутанных квантовых состояний ("зацепленности" по Воловичу) нужен либо лазер и РДС-кристалл (физика),

вообще-то достаточно даже двух щелевой диафрагмы. Подставьте под луч Солнца и посмотрите на экран.

[Quangel]

Раздел метафизики мною уже завершён с описаниями старого доброго Копенгагена, многомировой интерпретации Эверетта и транзакционной интерпретации Крамера. Для показа палитры мнений во вводной статье этого достаточно IMHO.

А теория декогеренции где? Квантовые процессоры на чем делать будем,на Копенгагентской?

[Vitaliy]

каким образом филолога занесло в область КМ, да еще до уровня написания толковой статьи?

Насчёт "толковости" говорить рано, это выяснится при вычитке другими. Чисто принципиально физик может интересоваться религией, математик - музыкой, филолог - физикой  

Под "толковой статьей" я имел в виду статью, содержающую определенное толкование предмета. Ну вот как  делают в "толковых словарях". А вообще ваша задумка весьма похвальна. В КМ как-то не принято заниматься объяснениями, вразумительными интерпретациями. Любители затыкаться и считать к философствующим, зрящим в корень гражданам относятся с недоверием. Поэтому любопытно, что у вас получится в итоге. Как с этим можно будет познакомиться?

Желаю успехов!

[valeriy]

Имея маломощный плохо сфокусированный красный лазер (волна ~650 нм) в, скажем, карманной лазерной указке, можно ли направить его на какой-либо "бытовой" материал, скажем, кусок исландского шпата

Почему же нельзя, можно. И даже нужно. Но как я понял из вашего первого поста, вас интересует возможность получить на выходе хотя бы два запутанных фотона. Что вообще значит запутанность? По смыслу означает, что достаточно у одного фотона пошевелить какой-либо его признак (например, поляризацию фотона), то мгновенно его близнец почувствует это шевеление и соответствующим образом отреагирует, как-бы далеко он при этом не находился. Казалось-бы появляется возможность передавать сигналы со скоростями, значительно превышающими скорость света.

Но давайте вернемся к возможность получать таких близнецов. Как правило, от лазера посылают свет с длиной волны, скажем, 700 нм на нелинейный кристалл. Кристалл поглощает этот посланный квант, и с некоторой задержкой выдает на выходе два фотона, но с длинами волн на половину меньшими, чем падающий. В данном случае два выходных фотона будут иметь длину волны 350 нм. Но здесь есть еще один нюанс. Фотон - это бозон, и по идее должен иметь целочисленный спин (-1,0,1,2, ...). Если на вход падала ЭМ-волна с поляризацией, лежащей в плоскости Х, то на выходе могут появиться две ЭМ-волны циркулярно-поляризованные - одна поляризована по часовой стрелке, другая против часовой стрелке. Сумма этих поляризаций дает исходную плоскую поляризацию. На выходе, в результате, получаются два фотона с противоположно направленными спинами, условно со значками -1 и +1. Вот и получили два близнеца с равными длинами волн и с противоположно ориентированными спинами. На практике для этих целей применяется нелинейный кристалл Beta barium borate.

Все хорошо. На выходе имеем два фотона с одинаковыми длинами волн и с противоположно ориентированными спинами. Некоторые умельцы говорят, особенно со здешнего форума, что, мол, как-только они родились, то тут-же мгновенно все их признаки исчезли. Исчезли не в том смысле, что признаков вообще не стало, а они стали общими для обоих фотонов, пока над одним из фотонов не выполнено измерение. И вот как только над одним выполнено измерение, то у другого мгновенно появятся соответствующие признаки.

А что означает, что до измерения они владеют сообща всеми признаками, приготовленными в момент рождения фотонов-близнецов? Это означает, что до момента измерения мы знаем о них (близнецах) только по волновой функции, описывающей это запутанное состояние. В отличии от классической теории вероятностей, здесь есть такая хитрая штуковина, что волновая функция несет информацию о фазе (это те самые длины волн де Бройля, как говорят, в этом проявляется дуализм волны-частицы). Важно, что если есть фаза, то будут проявляться и интерференционные эффекты, для которых нет расстояний - две частицы, как-бы далеко они не находились друг от друга, через интерференцию фаз они будут чувствовать присутствие друг друга. А следовательно, чтобы не случилось с одной частицей, другая это мгновенно почувствует. Все было бы замечательно, если бы не одно "но". Волновая функция не является полем. Если бы это было так, то информация передавалась бы со скоростью не выше скорости света. Волновая функция - это математический объект, который описывает состояние физической сцены, на которой разворачивается какое-то квантовое событие. Есть материальные объекты (в данном случае квантовые) и есть наше трех-мерное пространство, на котором разворачиваются данные события. Волновая функция описывает качество данного пространства, вносит в него метрику, задаваемую скоростью движения частицы, а точнее, ее импульсом. Импульс предопределяет длину волны де Бройля. Вот эта длина волны и задает метрику, индивидуальную для каждой частицы. Но единую для всех частиц, имеющих один и тот же импульс. Эти частицы составляют когерентный ансамбль. И все они будут давать прекрасную интерференционную картину, если всех их направить стройными рядами на интерференционную решетку. Так вот, пара запутанных частиц - это две когерентные частицы, обладающие однотипной метрикой пространства, в котором они распространяются.

Отсюда следует, что каждая из частиц-близнецов переносит те признаки, которые ей были приобретены в момент рождения. Но поскольку имеют однотипную метрику пространства, создается иллюзия, что при измерении признаков одной частицы, другая частица мгновенно получает информацию о том, какими признаками она должна владеть.

Ну а что говорит Падре Нумбер

Есть те,кто и так верит в нелокальность,им никаких дополнительных доказательств вроде паршивеньких лазеров не нужно.

пусть это останется на его совести

[Neolexx]

А теория декогеренции где? Квантовые процессоры на чем делать будем, на Копенгагентской?

У меня такое ощущение, что делать их будут комбинацией методов "физического тыка" и "математического мыка"  А на вопрос "Что Там На Самом Деле?" (коллапсы волновой функции, темпоральные стоячие волны, уши господа Бога или что ещё) ответят, может быть, только через столетие или позднее.  Со времён первых костров человечеству не впервой использовать физическое явление, не имея понятия или имея совершенно превратное понятие о сути явления. Это, разумеется, моё сугубо личное мнение. Статья "Декогеренция" в Википедии (http://ru.wikipedia.org/wiki/Декогеренция) находится в уныло-зачаточном состоянии. Не хотите её расширить? Просто, как я понимаю, теория декогеренции не является ещё одной независимой интерпретацией КМ (?)

любопытно, что у вас получится в итоге. Как с этим можно будет познакомиться?

Ой...  Статья ещё пишется, что пока получается, можно посмотреть на http://ru.wikipedia.org/wiki/Обсуждение_участника:Neolexx/Песочница009.

По правилам проекта строго запрешено высказывать личные мнения и позиции, вне зависимости от личности пишущего. Только реферативные выборки по авторитетным источникам (АИ - http://ru.wikipedia.org/wiki/Википедия:Авторитетные_источники). То есть даже Эйнштейну сначала пришлось бы опубликоваться, а потом на себя же ссылаться. 

[Владислав]

У меня такое ощущение, что делать их будут комбинацией методов "физического тыка" и "математического мыка"  А на вопрос "Что Там На Самом Деле?" (коллапсы волновой функции, темпоральные стоячие волны, уши господа Бога или что ещё) ответят, может быть, только через столетие или позднее.

Так же примерно мню. Время покажет.

Сам филолог, поэтому пользуюсь разными

"теплоэнергетик и среда обитания", с  проф_фило_логами пока не общался.

Чисто принципиально физик может интересоваться религией, математик - музыкой, филолог - физикой

Да.
Вот и меня "игра в словечки" от протоязыковых кодов и пр. "привлекает" всегда. Прям беда у меня, когда слова сами вдруг начинают рассказывать про себя типа "скандал" - "скан" мыслей от человека в форме слов взял, но не понравилось  вот и готов  "скандал".

[Neolexx]

два выходных фотона будут иметь длину волны 350 нм

Во-первых, спасибо за ваши подробные объяснения. Сравнивая с текущим состоянием статьи (http://ru.wikipedia.org/wiki/Обсуждение_участника:Neolexx/Песочница009) , вижу, что мне удалось изложить материал на удивление близко к научно-вменяемой версии. Это наполняет моё сердце филолога законной гордостью

То есть СПР от красного лазера даст два потока в ближнем ультрафиолете, и без чёрной лампы на них будет не посмотреть. Прочие "потребительские" версии лазеров (синие, голубые) вообще дадут дальний ультрафиолет. Чёрные лампы частью домашнего обихода не являются, так что мою идею придётся оставить. Иначе слишком много абстракции: "здесь поле, которое вы не видите, а на нём суслик, которого вы не увидите, даже если увидите поле" 

По поводу "гиперпространственной передачи данных" следует учитывать, что с 2006/2008 после теории Короткова-Джордана и её экспериментального подтверждения группой Каца (ссылки в статье) теорема о запрете клонирования находится в унитазе, а многие теоретики КМ - в ох... задумчивом удивлении. Это если правильно пересказали, а я правильно пересказы понял. После 2008 года, как Кац осуществил обратный коллапс волновой функции, а Ирвин-Боуместер решили проблему "складирования" запутанных фотонов, на эту тему ничего (?) Всё только про передачу по двум каналам (квантовому и обычному). Операция прикрытия? 

[Quangel]

как я понимаю, теория декогеренции не является ещё одной независимой интерпретацией КМ (?)

Ну в общих чертах ее описал основатель этого форума,пролистайте если хотите:
http://quantmag.ppole.ru/QuantumMagic/Doronin1/

[Neolexx]

По правилам проекта строго запрешено высказывать личные мнения и позиции

Самоочевидно, но на всякий случай добавлю: в самих статьях Википедии, а не вообще в Интернете :-)

[Vitaliy]

По поводу "гиперпространственной передачи данных" следует учитывать, что с 2006/2008 после теории Короткова-Джордана и её экспериментального подтверждения группой Каца (ссылки в статье) теорема о запрете клонирования находится в унитазе, а многие теоретики КМ - в ох... задумчивом удивлении. Это если правильно пересказали, а я правильно пересказы понял. После 2008 года, как Кац осуществил обратный коллапс волновой функции, а Ирвин-Боуместер решили проблему "складирования" запутанных фотонов, на эту тему ничего (?)

Я понимаю, что ваша статья находится еще в работе. Ну, может быть можно маленько подправить... Мне кажется, в вашем стиле не выдержана направленность на целевую аудиторию. Многие результаты вы приводите на уровне лаконичного перечисления. Это годилось бы для специалистов, которые и так имеют представление о всей предметике и интересуются вашим отношением к вопросу. Но, как было отмечено, Википедия не предполагает высказывание налету субъективных мнений автора... Для более широкой нефизической аудитории подобное краткое перечисление не прибавляет практически ничего к пониманию сути вопроса. Я представляю как раз непрофессиональную аудиторию, хотя о кое-каких идеях КМ, фамилиях и ролях авторов наслышан. Ваш текст не позволяет мне прояснить для меня ситуацию. В приведенном отрывке неясно, что это за гиперпространственная передача данных, на чем основывается запрет клонирования, и как это повлияло на проблему сверхсветовой передачи информации. Неясна ни логика теоремы Белла, ни что именно проверял Аспек - суть его работы.

Спорными мне представляются и эксперименты по измерению запутанных фотонов, разносимых на большие расстояния. У меня впечатление, что они должны были получить теоретически бесконечную скорость, но из-за погрешности аппаратуры получили конечную. Причем, в этих условиях, понятно, чем больше расстояние, тем будет выше кажущаяся скорость обмена информацией между частицами (которой "на самом деле" нет )

Непонятно и изложение проблемы квантовой коммуникации с двумя котегами - они же изначально никак не запутаны... поэтому никакой связи не может быть в принципе (?). Полностью невразумительно упоминание о слабых квантовых измерениях. Нет предметной привязки.

Мое субъективное мнение о квантовой телепортации - речь идет о передаче квантового состояния по обычному каналу с разрушением исходного состояния. Назвать подобный слабый эксперимент "телепортацией" можно только очень уж фигурально. Вы ограничились просто упоминанием.

Раздел "Физическая интерпретация явления" не отвечает своему названию и содержит лишь крайне малый набор упоминаний о нескольких интерпретациях. И здесь некоторые важные результаты обойдены, в частности, теория де Бройля - Бома.

Я попрежнему приветствую вашу идею создать статью, вносящую ясность в механизмы КМ, и, если бы вам удалось сделать ее понятной для непрофессионалов - это было бы здорово.

[Vitaliy]

как я понимаю, теория декогеренции не является ещё одной независимой интерпретацией КМ (?)

Ну в общих чертах ее описал основатель этого форума,пролистайте если хотите:
http://quantmag.ppole.ru/QuantumMagic/Doronin1/

Есть и еще материалы: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence , http://www.decoherence.de/

Материал - явная черновая заготовка. Автор, видать, хотел что-то изобразить, но быстро скис. Во внимание, я думаю, можно не принимать. Англоязычной литературы достаточный объем...

[Quangel]

Есть и еще материалы: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence

Разница между английской и русской версией внушает. 

[Neolexx]

Разница между английской и русской версией внушает.

Увы  ... Как и общее количество статей (http://www.wikipedia.org/). Какая там английская - у нас меньше, чем в польской... Почему-то количество желающих критиковать написанное постоянно на порядок превышает количество желающих писать

[Neolexx]

Ну, может быть можно маленько подправить...

Сейчас иду спать. Спасибо за замечания. Завтра вечером будем думать.

[kuro]

700 нм на нелинейный кристалл. Кристалл поглощает этот посланный квант, и с некоторой задержкой выдает на выходе два фотона, но с длинами волн на половину меньшими, чем падающий. В данном случае два выходных фотона будут иметь длину волны 350 нм.

С длиннами волн вдвое больше, а не меньше - 1400нм (ИК-диапазон). Иначе у вас энергия ниоткуда должна браться.
 

То есть СПР от красного лазера даст два потока в ближнем ультрафиолете, и без чёрной лампы на них будет не посмотреть.

Нельзя получить из красного света ближний УФ. Наоборот - можно. Называется - фотолюминесценция

[valeriy]

С длиннами волн вдвое больше, а не меньше - 1400нм (ИК-диапазон). Иначе у вас энергия ниоткуда должна браться.

Да ты прав - я дал промашку. Энергия исходного фотона должна быть в два раза больше энергий рожденных близнецов. А длины  волн, соответственно, должны быть в том отношении, какое указаны тобой.