Четырёхволновое смешение и квантовая запутанность

[Фанфутий]

   Четырёхволновое смешение и квантовая запутанновть

  Над темой информационных процессов подсознания и памяти (не обязательно человека) я начал работать ради собственного удовольствия приблизительно в 1985 году.  К 1988 году у меня появились первые концептуальные наработки, с докладом по которым я выступил на семинаре в институте Сеченова. После этого у меня возникли контакты с Р.М. Грановской и  Д.А. Поспеловым.  Возможно, их заинтересовало то, что в своих концептуальных построениях я с самого начала одним из главных аспектов информационных процессов подсознания и памяти считал чувственно-эмоциональную составляющую.  Благодаря Р.М. Грановской  я имел счастье общения с Эрнстом Михайловичем Куссулем (он занимался теоретической кибернетикой ещё  в те времена, когда кибернетика считалась лженаукой),  а  Д.А. Поспелов посоветовал мне подготовить и послать материалы в оргкомитет первой всесоюзной конференции по искусственному интеллекту, что я и сделал (участником этой конференции я имел счастье быть).  После периода активного общения с людьми, которые хорошо разбирались в теме,  пришло понимание, что в наработанном мной материале ценной является только направленность на создание концепции ассоциаативной памяти второго уровня, но метод, которым я пытался это осуществить, был явно ошибочным.  Чтобы сохранить верное направление концептуального конструирования, мне пришлось ввести в обычную нейросетевую структуру что-то похожее на голографическую память (сейчас я называю этот механизм «устройством трёхмерного форматирования изображений»).  В абстрактной нейросети «появились»  точечные генераторы когерентных волн...  По странному стечению обстоятельств к тому времени я был хорошо знаком с работой Зельдовича и Шкунова  «Обращение волнового фронта», в которой подробно описывался эффект четырёхволнового смешения...  В 1989 году мне удалось построить концепцию выделения значимой информации из очень большого количества  информационных объектов, активированных в результате обращения к весьма  обширной обычной ассоциативной памяти на адаптивных сетях...  Концепцию удалось построить именно на принципах четырёхволнового смешения... Эту концепцию я озвучил на региональном семинаре по нейрокомпьютерам, который состоялся в 1990-м году на спортивной базе «Таймази»  Таганрогского радиотехнического института. Параллельно я подготовил и отправил для опубликования в одном из существующих журналов аналогичную статью (статья опубликована не была  по понятным мне причинам, хотя всё было оформлено по существующим тогда правилам). Сейчас, спустя двадцать лет, весьма интересно вернуться к этой теме и посмотреть, что можно найти  в интернете по  теме возможного использования четырёхволнового смешения для организации информационных процессов...

   «Одни из самых важных возможных применений квантовых компьютеров – шифрование и поиски информации в огромных базах данных. Такие компьютеры будут нуждаться в соответствующих вспомогательных системах, в частности, запоминающих устройствах.

Подобные ЗУ в принципе могут хранить информацию, записанную во многих формах, в частности, в виде зрительных образов. Законы квантовой механики позволяют создавать изображения одного и того же объекта с помощью сигналов, обладающих куда большим сходством друг с другом, нежели это возможно с точки зрения классической физики. Однако для материализации подобных устройств ученые считают необходимым «разобраться» с квантовой запутанностью (Entanglement) сигналов, эффектом, который и должен способствовать скоростной обработке информации. Группа исследователей Национального Института Стандартов и Технологии США (National Institute of Standards and Technology – NIST) и Университета штата Мэриленд (University of Maryland) продемонстрировали работу так называемого «квантового буфера» – устройства буферной памяти – которое может оказаться необходимым для работы квантовых компьютеров. Результаты работы опубликованы в журнале Nature (A.M. Marino, R.C. Pooser, V. Boyer, and P.D. Lett. Tunable Delay of Einstein-Podolsky-Rosen Entanglement. Nature. Feb. 12, 2009).

Устройства памяти квантовых компьютеров могут хранить информацию, записанную во многих формах, в частности, в виде зрительных образов. Законы квантовой механики позволяют создавать изображения одного и того же объекта с помощью сигналов, обладающих куда большим сходством друг с другом, нежели это возможно с точки зрения классической физики. Именно такие квантовые картинки принято называть «запутанными».

Сравнительно недавно были опубликованы результаты эксперимента той же самой группы американских физиков, которой руководит Пол Летт (Paul Lett). В ходе этого эксперимента удалось получить именно такие квантовые «фотографии». Ученые воспользовались простой, но очень эффективной оптической техникой, которую называют четырехволновым смешиванием. Она позволяет создавать пары спутанных изображений одного и того же предмета с помощью лазерных лучей различной интенсивности, проходящих через прозрачный контейнер со специально подобранным газом»...

  Такое забавное продолжение темы, которую я «открыл» для себя в 1990-м году.

   При попытке выяснить точки соприкосновения  эффекта четырёхволнового смешения с квантовой физикой,  в интернете моментально обнаруживаются  разделы лекций, посвещённые  использованию этого эффекта в квантовой электронике  (в оптоэлектронике)... 
   Данную тему я открываю как тему предварительную,  позволяющую почувствовать близость логики эффекта четырёхволнового смешения и логики эффекта квантовой запутанности...    В дальнейшем я постараюсь дать подробное описание абстрактной интеллектуальной информационной системы, в которой с равным успехом можно использовать любой из этих двух эффектов.

[kaminski]

Данную тему я открываю как тему предварительную,  позволяющую почувствовать близость логики эффекта четырёхволнового смешения и логики эффекта квантовой запутанности...

Вы имеете в виду близость в контексте применений в информационных системах? Или речь идет о физике? С точки зрения физики это вроде бы разные явления... Или я чего-то не знаю... Просвятите. Это интересно.

[Станислав]

Вообще-то с точки зрения физики - это одно и то же явление.
Но у kaminski свое вероисповедание.

[valeriy]

Данную тему я открываю как тему предварительную,  позволяющую почувствовать близость логики эффекта четырёхволнового смешения и логики эффекта квантовой запутанности..

Было бы к месту дать конспективное объяснение эффекта четырёхволнового смешения чтобы форумчане не рыскали в Интернет в поисках такого объяснения.

[Станислав]

см: http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/wavfront/2/useobrwav.htm
При достижении критической мощности излучения нелинейность среды приводит к взаимодействию трех волн с частотами ω1, ω2и ω3 и появлению новой четвертой волны на частоте, являющейся комбинацией трех других частот.
Является одним из проявлений квантовой запутанности.
Ква́нтовая запу́танность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.

[kaminski]

см: http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/wavfront/2/useobrwav.htm

Добавлю еще статью, опубликованную в Nature на которую ссылался Фанфутий. Она доступна в электронном архиве:
http://www.citebase.org/linked_fulltext?format=application%2Fpdf&identifier=oai%3AarXiv.org%3A0811.1243
Из прочтения этих статей должно быть ясно, что четырехволновое смешение это нелинейный физ. процесс , который может быть использован для получения ЭПР пар, то есть для получения нефакторизуемых квантовых состояний фотонов, подобно тому, как для тех же целей используют другой нелинейный процесс - параметрическую конверсию с понижением частоты.
С методической точки зрения, здесь речь идет об использовании процксса "A" (нелинейный оптический эффект) для получения некоего объекта "B" (запутанный свет), используемого в дальнейшем для исследования явления "C" (квантовой запутанности).  Поэтому, не нужно смешивать мух с котлетами, утерждая, что это одно и то же явление.   

[безродный Кикутиё]

см: http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/wavfront/2/useobrwav.htm
При достижении критической мощности излучения нелинейность среды приводит к взаимодействию трех волн с частотами ω1, ω2и ω3 и появлению новой четвертой волны на частоте, являющейся комбинацией трех других частот.
Является одним из проявлений квантовой запутанности.
Ква́нтовая запу́танность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.

Кстати... Есть и такая теория. Я большой ее сторонник, хоть и не физеГ совсем. Типо все элементарные частицы - это солитоны. В такой теории находится объяснение всему - релятивизму, корпускулярно-волновому дуализму(причем абсолютно без мистики!), многообразию частиц и их состояний и т.д.
. Но самое интересное выплывающее из такой теории это то, что для конструктивной (эффективной) работы с миром квантовой физики нужно прежде всего снять т.с. ВАХ(вольт-амперную характеристику в переносном-обобщенном смысле) среды а не исследовать и бессистемно пытаться трактовать все возможные вариации частиц выбиваемых друг из друга. Сколько может быть вариаций выходных сигналов в нелинейной системе при количестве вариаций входных >9000? Верно - "безлiч".

Вот вопрос а как эту ВАХ снять? Да и о "мерности" такого нелинейного пространства - вопрос открыт. Вот это было-бы исследование. Причем никакой коллайдер не нужен. Впринципе это сводится к численному эксперименту. Выбираем наугад нелинейную модель и моделируем на ней результаты экспериментов(ну там образование электронно-позитронных пар при столкновении фотонов и т.д.). Если большие расхождения - подбираем новую и т.д.

Что скажут участники?

...  Поэтому, не нужно смешивать мух с котлетами, утерждая, что это одно и то же явление...   

А почему? Тему то вы не раскрыли! Чем Ваша "параметрическая конверсия" не "нелинейщина" в чистом виде?

[Станислав]

Выбираем наугад нелинейную модель и моделируем на ней результаты экспериментов(ну там образование электронно-позитронных пар при столкновении фотонов и т.д.). Если большие расхождения - подбираем новую и т.д.

вообще-то квантованная запутанность обычно расшифровывается через операторы уничтожения одной квантовой системы и рождения двух квантовых систем. При этом неизбежно, что линейная суперпозиция этих двух состояний также является возможным последующим состоянием и как следствие возникает понятие смешанного состояния. А смешанное состояние и есть описание четырехволнового смешения. Ничего тут изобретать как бы и не надо. И что четырёхволновое смешение и квантовая запутанность есть две стороны одной медали тут очам видно.
Но фундаментально безродный Кикутиё безусловно прав, теории полностью описывающей абсолютно все детали  любого эксперимента, не существует, можно лишь подбирать ту или иную модель под те или иные факты.
Совсем другой вопрос, когда науку полностью подменяют численными экспериментами, что  тождественно подмене физических экспериментов умственными. Тут модель уже заранее задана и она является истиной в последней инстанции. Конечно тогда БАК вообще не нужен, достаточно Библии или Корана.

[Oleg.Ol]

А почему? Тему то вы не раскрыли! Чем Ваша "параметрическая конверсия" не "нелинейщина" в чистом виде?

Раскрыл. То есть призвал к научной правильности.

Квантовая запутанность и эффекты нелинейной оптики - это не одно и то же явление с точки зрения научной методологии. Ибо квантовая запутанность - это явление более широкого класса чем нелинейный оптический эффект. То есть нелинейный оптический эффект можно объяснить проявлением квантовой запутанности, но вот обратное уже не верно. Причину и следствие нельзя произвольно переставлять местами.

А Станислав утверждая что:
>>Вообще-то с точки зрения физики - это одно и то же явление.
на основании того, как правильно заметил:
>>Является одним из проявлений квантовой запутанности.
делает грубую ошибку. Ибо явление квантовой запутанности - это причина нелинейного оптического эффекта, а не его следствие.
Уточняю для "скользких мозгов" - причинно-следсвенное следование здесь не темпоральное, а логическое. Поясню: теоретические модели физических явлений - это дедуктивные системы и порядок следования в них должен строго соблюдаться от "общего к частному" для сохранения их логической структуры.
 
Своим научно безответственным заявлением Станислав и смутил безродного Кикутиё, который тут же устремился численно моделировать квантовую запутанность на нелинейных моделях. Перевернув причинно-следственное следование.
И вопрошает:

Что скажут участники?

Скажу: Ты можешь этим заниматься до скончания века и так и ничего не понять. Ибо твоя задача относится к классу некорректных, обратных задач.

Но в принципе, для Станислава это простительно, ибо он не ученый физик, а инженер. А потому не понимает теорий и кладет на них свой инженерный поц. Ведь технически эффекты нелинейной оптики можно и нужно применять для приготовления реальных примеров "запутанных состояний" и экперименально исследуя их реальные свойства уточнять теоретическую модель.
И тут вот бяда науке в таких как Станислав ... ведь сама по себе полученная в экспериментах феноменология не имеет никакой объяснительной силы - она сама нуждается в объяснении. Вот для объяснения феноменологии  и создаются дедуктивные системы, например, такие как квантовая механика. Станиславы этого вот совсем не понимают и перепутывают в уме модели и явления, причины и следствия ... а потом пытаются что-то рожденное в этой каше теоретически нелепое доказать "ручками" ... )))

[Станислав]

Квантовая запутанность и эффекты нелинейной оптики - это не одно и то же явление

ну если уж вы стремитесь к такой детализации, то должны были заметить, что:
- нелинейные оптические эффекты есть название реально наблюдаемых явлений;
- квантовая запутанность к таковым не относится. Это исключительно характеристика специализированного описания, а именно - квантовомеханического. Квантовая запутанность - это конечно возможная характеристика очень широкого класса явлений, отнюдь не только четырехволнового смещения. Но и эффекты нелинейной оптики отнюдь не сводятся исключительно и только к квантовой запутанности. В данном случае важно, что это отнюдь не совершенно отдельные понятия и автор темы имеет все основания дать именно такое название теме, подчеркивая их связь.
Другой вопрос, что возможное применение  эффектов четырёхволнового смешения в возможных квантовых компьютерах требует их столь невероятного развития, о котором пока даже и не мечтают.

[Oleg.Ol]

Квантовая запутанность и эффекты нелинейной оптики - это не одно и то же явление

ну если уж вы стремитесь к такой детализации, то должны были заметить, что:
- нелинейные оптические эффекты есть название реально наблюдаемых явлений;
- квантовая запутанность к таковым не относится. Это исключительно характеристика специализированного описания, а именно - квантовомеханического. Квантовая запутанность - это конечно возможная характеристика очень широкого класса явлений, отнюдь не только четырехволнового смещения. Но и эффекты нелинейной оптики отнюдь не сводятся исключительно и только к квантовой запутанности. В данном случае важно, что это отнюдь не совершенно отдельные понятия и автор темы имеет все основания дать именно такое название теме, подчеркивая их связь.
Другой вопрос, что возможное применение  эффектов четырёхволнового смешения в возможных квантовых компьютерах требует их столь невероятного развития, о котором пока даже и не мечтают.

Уже лучше. Хоть какой то прогресс.
Конечно, "нелинейные оптические эффекты есть название реально наблюдаемых явлений".
И, конечно "квантовая запутанность" - это элемент дедуктивной системы, квантовой механики.

Но феномены не возможно объяснять феноменами же. Для феноменологического описания нет в науке таких требований, как логическая непротиворечивость и объяснительная сила.

Объяснение же феноменологии возможно в рамках только какой либо дедуктивной системы.

На данный момент квантовая механика - есть наиболее полная корректная, непротиворечивая логически теория весьма точно объясняющая наблюдаемую феноменологию ... в том числе и феномен нелинейных оптических эффектов.

Поэтому, находясь в рамках системы квантовой механики и нужно строго соблюдать ее логическую структуру для научно правильного объяснения феноменов!

И тем более нельзя говорить об элементе теоретической модели и реальном явлении что это - одно и то же!
Ибо это уже вообще ни в какие "научные" рамки не лезет!

Конечно, при исследовании реальных нелинейных систем может много нового появиться ... даже такое, что вообще поставит под вопрос состоятельность самой квантовой механики. Но пока же все очень даже хорошо объясняется квантовой механикой ... Это понятно, но это тут не при чем.
И это не дает никаких оснований устраивать "методологический венегрет" ...

Речь таки идет о соблюдении научной корректности, если есть претензия на научный подход.

[Владислав]

(запутанный свет)

(квантовой запутанности)

Термин "запутанность" коварный и порождает не только паразитные, но и ложные мысли.  

Ква́нтовая запу́танность  - ... когда квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.

Вон оно как оказалось методологически!
Не просто имеют "путы" - связи, а связи "взаимо" -  и прямые и обратные. Можно тогда полагать "обратные положительные и отрицательные.

Несепарабельность (квантовая запутанность) — невозможность разделить систему на отдельные самостоятельные и полностью независимые составные части.

Квантовая система и квантовые состояния - С.Д. Доронин, Словарь терминов

Когда-то "латынь" изобрели чтоб в терминах  "специалисты" (медики и не только)  разных народов не путались. Типа "ГОСТ и Стандарт".
Это обеспечило и преемственность и обмен научными достижениями. Создана была возможность общения в согласованных терминах ...

Согласованные термины делают информацию адресованной более широкому кругу лиц.

близость логики эффекта четырёхволнового смешения и логики эффекта квантовой запутанности...

сложное словосочетание слов, однако! 

[Oleg.Ol]

Не просто имеют "путы" - связи, а связи "взаимо" -  и прямые и обратные. Можно тогда полагать "обратные положительные и отрицательные.

Связи еще бывают корреляционные. )))
Ты пропустил то, что речь идет о квантовой системе и квантовых(целостных) состояниях. Запутанность(сцепленность) здесь означает, что "сцепленные" состояния описываются единой волновой функцией, то есть система из двух и более объектов становятся единой квантовой системой по "сцепленным" степеням свободы.

Вот и получается: корреляция есть, а никаких классических взаимодействий (локальных скрытых параметров) при этом нету. Это недвусмысленно показали эксперименты по проверке неравенств Белла ... На этом форуме это уже обсуждалось.

Тут и Станиславу можно сделать маленькое частное возражение, что квантовая запутанность таки обнаружена в реальности уже и как реальный феномен.
Что еще раз подтвердило "познавательную силу" квантовой механики.  

[Владислав]

Хм.  По направлению корреляционная связь может быть положительной ("прямой") и отрицательной ("обратной"). Раз взаимо - знать корреляционно ...

[Oleg.Ol]

Хм.  По направлению корреляционная связь может быть положительной ("прямой") и отрицательной ("обратной").

Не может. Ибо никакой каузальной или сигнальной связи при этом нету. Может быть общая причина, например, для статистической корреляции когда наблюдаемая связь - есть согласованные следствия от действия некой общей скрытой причины (скрытого параметра).

Но сложность "здравомысленного" понимания квантовой запутанности в том и заключается, что никакого такого классического действия некой скрытой причины для нее нет.