Противофактический эксперимент Элицура-Вайдмана обсудим?

[Oleg]

Форум большой а про Элицура-Вайдмана ни слова..

книга "Большое, малое и человеческий разум" Пенроуз, Шимони, Хокинг
...Квантовая запутанность {entanglement) - штука довольно тонкая.
...один пример Х-тайн связан нуль-измерением, которое можно проиллюстрировать на примере так называемой задачи Элицура-Вайдмана об испытании бомб. Предлагаю читателю вообразить себя членом группы террористов, которая захватила склад с большим количеством бомб. Головная часть каждой из них снабжена сверхчувствительным детектором, к которому прикреплено зеркальце. Детонатор срабатывает при попадании на зеркальце даже одного-единственного кванта света. При этом известно, однако, что во многих бомбах детонаторы испорчены, т. е. рычажки-плунжеры, соединенные с зеркальцем, заржавели и уже не срабатывают при воздействии только одного фотона. К зеркальцу на головной части такой бомбы можно относиться как к обычному отражателю, а не как к подвижной детали детонатора. Задача террористов заключается в том, чтобы найти среди набора одинаковых по виду бомб именно такую, у которой детонатор заведомо исправен. Классическая физика вообще не позволяет решить эту задачу, поскольку единственный способ определить исправность детонатора заключается в каком-либо воздействии на него (его можно, например, потрогать, осветить и покачать), после чего исправная бомба должна просто взорваться.

Возможно, следующее утверждение покажется вам очень странным, но квантовая механика позволяет нам провести испытание того, что могло бы случиться, но не произошло (философы называют такую ситуацию противофактической)
http://filosof.historic.ru/books/item/f00/s00/z0000926/st000.shtml

Ну и чем не потустороннее существование бомб ?   а люди чем хуже ?
Почему в книге "квантов магия" про него ни слова ? он ненаучен ?
Современные исследования что говорят вообще ?
Как это сегодня исследуется и кем из "великих мозгов" оспаривается и с какими аргументами ?

& смотрим на то чего нам кот наплакал -

Эксперимент Элицура-Вайдмана - Яндекс: нашлось 53 страницы
Элитцур & Вайдман - Яндекс: нашлось 29 страниц
Цайлингер Казевич Квят Вайнфуртер - Яндекс: нашлось 2 страницы 

почему такое скудоумие наблюдаем ? есть идеи ?

[Станислав]

ну и где этот эксперимент?

[Oleg]

яндекс отменили ?

[Станислав]

Какое отношение поисковик имеет к физическим экспериментам?
Вы о чем тему открыли?
Я должен отметить, что более откровенного жульничества на КМ понятиях, чем у Пенроуза и Хокинга, я не встречал.

Предположим, что мы имеем дело с бомбой-болванкой, зеркальце которой из-за дефекта не реагирует при отражении фотона. Фотон от источника сначала проходит через полупрозрачное (иногда его называют полупосеребренным) зеркало, которое пропускает только половину попадающего на него света и отражает другую половину. Вы можете считать, что зеркало просто пропускает половину падающего на него светового потока и отражает другую половину. Однако на квантовом уровне с одиночными фотонами могут происходить очень странные вещи. Действительно, каждый отдельный фотон, испускаемый индивидуальным источником, можно представить в виде квантовой суперпозиции двух возможных траекторий фотона, описывающих пропускание и отражение. Зеркало на бомбе установлено под углом 45° к траектории пропускаемого пучка фотонов. Отраженная часть пучка еще раз отражается (на этот раз целиком) от другого, полностью посеребренного зеркала (также расположенного под углом 45°), после чего оба луча (или, точнее, обе половинки исходного пучка) соединяются при помощи еще одного полупосеребренного зеркала, как показано на рис. 2.6, б. Детекторы при этом располагаются в точках А и В. Рассмотрим, что происходит с одиночным фотоном, испущенным источником, при попадании на головную часть неисправной бомбы. На первом полупосеребренном зеркале квантовое состояние фотона расщепляется на два отдельных состояния, одно из которых соответствует фотону, пропущенному через полупосеребренное зеркало к неисправной бомбе, а второе - фотону, отраженному по направлению к неподвижному зеркалу (такая суперпозиция возможных траекторий фотона в точности совпадает с суперпозицией, рассмотренной выше для эксперимента с прохождением фотона через две щели на рис. 2.2, а также, что имеет особое значение, наблюдается при сложении спинов). Предположим, что длины траекторий между двумя полупрозрачными зеркалами совершенно одинаковы. Для определения состояния фотона в момент достижения им регистрирующих устройств необходимо сравнить траектории обеих составляющих суперпозиции состояний. Легко заметить, что траектории "взаимопогашаются" в точке В, но одна из них продолжается дальше до точки А, вследствие чего в схеме должен иногда срабатывать только детектор А, в то время как детектор В не должен ничего регистрировать во всех случаях. Это весьма похоже на интерференционную картину, наблюдаемую в экспериментах рис. 2.2, когда интенсивность облучения некоторых участков постоянно равна нулю вследствие взаимного гашения квантовых состояний в этих точках. Таким образом, при тестировании (т. е. облучении) неисправной бомбы детектор А должен срабатывать постоянно, а детектор В - столь же постоянно не выдавать никаких сигналов. Рассмотрим далее ситуацию с тестированием исправной бомбы. В этом случае зеркало на бомбе перестает быть простым отражателем, а его сдвиг превращает саму бомбу в некоторое измерительное устройство, которое регистрирует одно из двух возможных событий (наличие или отсутствие падающего фотона). Если фотон проходит через полупрозрачное зеркало и попадает на зеркало детонатора, то событие регистрируется и... бомба взрывается с оглушительным "Ба-бах!!!". Тем самым мы определяем исправную бомбу, но, к сожалению, тут же теряем ее, так что нам не остается ничего иного, как установить на стенд следующую бомбу. Однако существует возможность, что при проведенном измерении (напоминаю, что измерительным прибором фактически является сама бомба) взрыва не произойдет из-за того, что фотон не попадет на зеркальце, а пройдет по другой траектории (именно эту ситуацию и обозначает термин "нуль-измерение"). В этом случае фотон попадает на второе полупрозрачное зеркало, где может быть с одинаковой вероятностью отражен или пропущен. В последнем случае он достигает точки В, где и регистрируется детектором. Таким образом, при тестировании исправной бомбы каждый случай регистрации фотона детектором В можно рассматривать как следующее событие: "бомба сработала в качестве измерительного устройства и выделила одну из двух возможных траекторий фотона". Существенно важным при этом является то, что испытываемая исправная бомба сама является измерительным устройством, участвует в процессе "компенсации" длин траекторий и позволяет зарегистрировать фотон в детекторе В даже без непосредственного взаимодействия с этим фотоном (это и есть нуль-измерение!). Ведь если фотон не прошел по одной из двух возможных траекторий, то он прошел по другой! Когда детектор В регистрирует поступление фотона, мы понимаем, что бомба сработала в качестве измерительного прибора и является исправной. Более того, каждая регистрация фотона детектором В, не сопровождающаяся взрывом, означает, что тестируемая бомба однозначно является исправной. Наша уверенность связана с тем, что фотон действительно прошел по другой траектории.

Нам предлагают нечто вроде преобразования кубита. Для этого бомба как минимум должна быть единой квантовой системой со всеми этими источниками-детекторами, что совершенно не факт. Да и как можно настроить набор столь сложных систем, без тестирования, никто из авторов и не задумывается. За то есть сногсшибательное исходное условие:

Детонатор срабатывает при попадании на зеркальце даже одного-единственного кванта света.

Я понимаю, что Пенроуз и Хокинг настолько наивны, что по умолчанию в своей фантазии полагают несуществование никаких иных фотонов, кроме видимого света. Между тем всегда и везде есть других диапазонов, к примеру, инфракрасного. Никто, к примеру, реликтового излучения не отменял, как не отменял излучение любого пусть абсолютно черного тела с температурой выше абсолютного нуля. То есть, такие "бомбы" ни изготовить, ни хранить негде, они обязательно должны тут же взрываться.
Но вопрос даже в не модельном дилетантизме господ популяризаторов. Фундаментально вопрос в срабатывании детекторов. Совершенно не факт, что одиночное по условию задачи срабатывание какого-то детектора говорит о исправной или неисправной "бомбе". Есть множество причин таких ложных одиночных срабатываний, совершенно не относящихся к преобразованию кубита. КМ уверенно утверждает исключительно и только о вероятностях развития событий и не более того. А необходимость статистики гаранитрует то самое - "Детонатор срабатывает". Вроде бы серьезные люди, а такого нагородили...

[valeriy]

Я понимаю, что Пенроуз и Хокинг настолько наивны, что по умолчанию в своей фантазии полагают несуществование никаких иных фотонов, кроме видимого света.

Станислав, Пенроуз и Хокинг здесь ни причем, так как головоломка придумана Элицуром и Вайдманом. Но описание, данное Пенроузом и Хокингом, безобразное. Более толковое описание бесконтактного измерения Элицура-Вайдмана дано в pdf-файле http://www.everettica.org/art/Mikaev1.pdf . Это русский перевод на 18 страниц текста вместе с рисунками. Даны описания и реальных экспериментов, подтверждающих такое неконтактное измерение.

По сути, все достаточно просто - если не дотронулся до взрывателя, тебе повезло. В противном случае исход летальный. Шанс летального исхода 50х50.

Я не буду всю статью описывать. Дам только две картинки, поясняющие суть.



Рисунок split1.JPG показывает обычный интерференционный эксперимент, насторенный так, что конструктивный интерференционный максимум имеет место на детекторе D-LIGHT, а деструктивный интерференционный минимум (т.е. нуль) имеет место на детекторе D-DARK. Ну а каждый экспериментальный сеанс - это, запущенный на интерферометр один и только один фотон. Поэтому, при каждом экспериментальном сеансе, фотоумножитель будет регистрировать сигнал на детекторе D-LIGHT.



Теперь поместим в одно из плечь посторонний предмет, галька (PEBBLE), смотри рисунок split2.JPG. В принципе это может быть и взрыватель. Как видно из рисунка, теперь картина прохождения фотона резко меняется. Он может пройти по верхнему пути и поглотиться на постороннем предмете. Или может пройти по нижнему пути. Но теперь на верхнем правом расщепителе он может пойти или на детектор D-LIGHT (тогда ты не распознал посторонний предмет) или на детекор D-DARK. Вот именно этот случай говорит, что в одном из плеч интерферометра находится посторонний предмет. Обрати внимание, что произошло безконтактное определение наличия постороннего предмета. Это именно потому, что с самого начала интерферометр был настроен так, чтобы в отсутствие постороннего предмета на детекоре D-DARK всегда было бы темно.

PS: изначальной идеей к головоломке послужил древнегреческий миф о медузе Горгоне, взгляд на которую был фатален для того, кто на нее посмотрит.

[valeriy]

Станислав, помнишь постинги на теме
 Вопрос С.И.Доронину

valeriy « Ответ #4 : 06 Июля 2009, 08:35:05 »    

Quantum Angel от 05 Июля 2009, 22:12:03

Станислав от Вчера в 20:45:33:
А что такое "сразу в двух взаимоисключающих состояниях"? Хотелось бы понять предмет обсуждения.

Это у Владимира надо спросить,откуда он взял информацию по данному опыту...  

Это он, скорее всего, где-то на http://www.membrana.ru/articles вычитал. Я что-то подобное видел, но теперь не помню ни название заметки, ни ее местоположения.

Я встретил частичное упоминание о таких состояниях на сайте http://www.everettica.org/art/Mikaev1.pdf . Там на странице 17 можно прочитать следующий набор предложений:

     Помимо изображения квантовых объектов, бесконтактные процедуры
могут также создавать определенные виды таких объектов. Например,
технически оказывается возможным создание «кошки Шредингера», этой
любимой теоретической сущности в квантовой механике. Квантовое
существо из семейства кошачьих сотворено так, что оно существует в двух
состояниях сразу: оно одновременно и живое и мертвое, являясь
суперпозицией этих двух состояний. Ранее в этом году сотрудники
Национального Института Стандартов и Технологий сумели создать
предварительный вид кошки Шредингера – «котенка» из иона бериллия. Они
использовали комбинацию лазеров и электромагнитных полей, чтобы
сделать ион, существующий одновременно в двух местах, разделенных
расстоянием 83 нанометра друг от друга – (огромным расстоянием в
квантовых масштабах).
     Если такой ион обнаруживается бесконтактными измерениями,
обнаруживающий его фотон также может помещаться в суперпозицию. Он
может оказаться и вертикально и горизонтально поляризованным в одно и то
же время.

[Vitaliy]

Уважаемые коллеги! Я дико извиняюсь - только начал знакомиться с очередной КМ-дуркой с этой бомбой, и просто зла нехватает на граждан, намеренно водящих за нос наивных читателей.

Вот смотрите сюда. На валериной картинке зеркальце взрывателя, вроде как правое нижнее. Система настраивается так, чтобы на правых верхних детекторах получать пучность и впадину интерференции. Надо еще допустить, что зеркальце взрывателя, срабатывая, никак не меняет прохождения фотона, что вообще говоря, чуднО - т.е. оно отражает частицу, само на это событие никак не реагируя. Далее, следует допустить, что уж как там оно - реагирует или не реагирует, но ведет себя, зараза, одинаково как для исправных бомб, так и для неисправных. Разница между такими бомбами - лишь в том, что первые все-таки взрываются, а вторые - нет. Правильно?

Мы ведь раньше говорили, обсуждая в теме двухщелевой эксперимент (откуда нашу философствующую компанию так решительно выгнала наша Хозяйка-инструменталистка   ) - что никакое не сознание влияет на интерференционную картинку, а настройка прибора, точнее, пролетного детектора - его установка настолько меняет резонансные свойства прибора, что на экране вся красота летит к чертям. Мне такое объяснение подходит.

А теперь - что имеем с этой дурацкой бомбой. Мы специально оговорили, что установка так настроена и так точно выверена, что суммы/разности фотонов справа вверху четко выражены. Таким образом, физически, конфигурационно эксперимент с исправной бомбой и неисправной бомбой не различаются никак. Верно?

Мы даже можем себе представить, что провода от взрывателя идут куда-то далеко - не грохать же каждый раз экспериментальную установку! А там, за два километра от нее сидит лаборант с тумблером и играется им. Дальше идет всегда исправная бомба с исправным детонатором. Если лаборант включит тумблер - бомба в боевом положении, и при воздействии на зеркальце взрывателя - бабахнет. Если он его выключил - экспериментаторы считают бомбу неисправной.

Где же тот фактор, который ловится в установке с фотонами и который угадывает, куда лаборант в данный момент щелкнул выключателем?

[valeriy]

Где же тот фактор, который ловится в установке с фотонами и который угадывает, куда лаборант в данный момент щелкнул выключателем?

Виталик, как я понял из чтения статьи, бесконтактное измерение Элицура-Вайдмана заключается в том, чтобы выдать на пульт (детектор D-DARK) факт наличия в одном из плечей постороннего предмета. Если это взрыватель от боевой бомбы, то произойдет взрыв. Если это испорченный взрыватель, то взрыва не будет. Главное, что информация на пульт поступила бесконтактно с посторонним предметом. Далее в статье обсуждается работа с поляризованным фотоном и последовательном вращении поляризации, чтобы добиться более надежного бесконтактного конторля (напомню, в части, описанной здесь, надежность есть 50х50).

откуда нашу философствующую компанию так решительно выгнала наша Хозяйка

Хозяйка не выгоняла философствующую компанию с той темы. Она только предупредила, чтобы эта компания занималась делом, а не флудила. А мы с тобой, Виталик, на самом деле обсуждали вопросы, прямо затрагивающие КМ интерпретации.

[Vitaliy]

... Виталик, как я понял из чтения статьи, бесконтактное измерение Элицура-Вайдмана заключается в том, чтобы выдать на пульт (детектор D-DARK) факт наличия в одном из плечей постороннего предмета. Если это взрыватель от боевой бомбы, то произойдет взрыв. Если это испорченный взрыватель, то взрыва не будет. Главное, что информация на пульт поступила бесконтактно с посторонним предметом.

Валерочка, да что же это такое творится! У меня впечатление, что стою я в подземном переходе и лихие наперсточники разводят меня на мои кровные. Что значит бесконтактное? Не лупят молотком? Не пропускают ток от источника 1 кв? Сейчас и школьник третьего класса соберет такую схему, где бы использовались лампочки и фотодиоды, а на конце - схема NOT(AND). Нет препятствия - на выходе FALSE. СтОит перекрыть один из двух лучей - на выходе TRUE. Но это же плешь собачья - они не препятствия обещали ловить, а найти хоть одну исправную бомбу, не воздействуя на нее (либо на уровне подпорогового воздействия) - что совсем было бы непонятно. А в итоге, их схема нацелена на поиски того же мистического влияния - только теперь не сознания, а некоего фактически несчитываемого состояния объекта.

Что же это такое творится!?

...

откуда нашу философствующую компанию так решительно выгнала наша Хозяйка

Хозяйка не выгоняла философствующую компанию с той темы. Она только предупредила, чтобы эта компания занималась делом, а не флудила. А мы с тобой, Виталик, на самом деле обсуждали вопросы, прямо затрагивающие КМ интерпретации.

Валера, теперь ты ее выгораживаешь. При всей моей к ней симпатии, поступила она грубо, чем заметно подпортила настроение. Что, конечно, гораздо неприятней, чем выкрутасы менее ответственных граждан. С добрыми коллегами так не поступают, даже если они отвлеклись и высказались не по теме. Особенно в контексте цитаты, что я незадолго до того привел из Экзюпери.

[valeriy]

Валерочка, да что же это такое творится! У меня впечатление, что стою я в подземном переходе и лихие наперсточники разводят меня на мои кровные.

c сайтf http://www.everettica.org/art/Mikaev1.pdf , страница 7:

Хотя схема работает не всегда, мы акцентируем внимание на том, что
если она работает, то на полную мощность. Лежащая в основании
эксперимента магия квантовой механики говорит, что все, включая свет,
имеет двойственную природу, т.е. имеет свойства как частицы, так и волны.
Когда интерферометр пустой, свет ведет себя как волна, он может достигнуть
детекторов двумя путями одновременно, что приводит к интерференции.
Когда же присутствует галька, свет ведет себя, как неделимая частица, и
следует только одним из путей. Простое присутствие гальки исключает
возможность интерференции, даже при том, что фотон не будет
взаимодействовать с ней.
Для демонстрации идеи Элицура и Вайдмана мы с Томасом Герцогом из
Женевского Университета осуществили реальную версию их мысленного
эксперимента и таким образом продемонстрировали, что бесконтактные
измерительные устройства могут быть созданы. Источником одиночных
фотонов был специальный нелинейный оптический кристалл. Когда
ультрафиолетовые фотоны лазера направлялись сквозь кристалл, некоторые
из них преобразовывались в два дочерних фотона меньшей энергии, которые
летели под углом 30 градусов друг к другу. Зафиксировав один из этих
фотонов, мы были абсолютно уверены в существовании его «брата»,
которого и использовали в нашем эксперименте.

[Vitaliy]

Валера, все равно они жулики. Бесконтактные методы обнаружения широко используются не только в технике, но и в музыке - вспомним Терменвокс. Появление постороннего предмета меняет емкость или индуктивность контура генератора, а уход его частоты от номинала - индикация присуствия постороннего предмета. Мы, вроде бы, согласились, что экспериментальная камера, скажем, двухщелевого эксперимента - резонансное пространство, откликающееся на возбуждение частицами. Изменение параметров такого пространства помещением постороннего предмета - без разницы: булыжника, пролетного детектора - вызывает ухудшение добротности, уход частоты и т.п. симптомы. Точно так же - помести какую-нибудь дребедень в камеру клистрона или магнетрона - и посмотри, что произойдет.

Не выгораживай, пожалуйста, этих жуликов: они именно хотели (я по другому материалу смотрел) обнаружить исправную бомбу, в случае, если взрыва (случайно) не произошло. Т.е. у них часть бомб все-таки взрывалась... А по условиям - им было достаточно найти хотя бы одну, про которую они бы с уверенностью сказали: она исправна! Фууу... как нехорошо общаться с жуликоватым народом... просто неприятный осадок...

[valeriy]

Точно так же - помести какую-нибудь дребедень в камеру клистрона или магнетрона - и посмотри, что произойдет.

Ну, в принципе, на этом и основана работа бесконтактного контроля. Так же если имеется двухщелевой экран, на выходе получим интерференционную картину. Если закрыть какую-либо щель, интерференция исчезнет. А теперь представь бомбардировать двух-щелевой экран поштучно. Если открыто два щели, электрон будет чувствовать их обе. А при закрытии одной щели, электрон будет или пролетать через свободную щель, или поглощаться предметом, загораживающим закрытую щель. Так что здесь нет какой-либо магии, а есть обычный прием - нарушено второе плечо в интерферометре или нет.

[valeriy]

К вопросу о наперсточниках



Здесь показано как можно сфотографировать на фотопленку объект, на который смотреть опасно для здоровья - конкретно, фотографирование лика медузы Горгоны бесконтактным методом (рисунок взят из работы http://www.everettica.org/art/Mikaev1.pdf

[Vitaliy]

... Так же если имеется двухщелевой экран, на выходе получим интерференционную картину. Если закрыть какую-либо щель, интерференция исчезнет.

Тут даже нет необходимости затыкать одну из щелей - даже установка пролетного детектора - и то портит им всю волновую симфонию. И это понятно. Никаких претензий по такому объяснению у меня нет.

А теперь представь бомбардировать двух-щелевой экран поштучно... Так что здесь нет какой-либо магии, а есть обычный прием - нарушено второе плечо в интерферометре или нет.

При бомбардировке одиночными электронами они таки летят то в одну, то в другую щель, но... как бы это метафоричней... поют... трепещут согласно бомовским кривулькам, цепляются плечами за края щелей... а там вляпываются в экран. Как был корпускулой - так корпускулой и кончает... Но когда следом за ним летят другие камикадзе - они летят по тем же законам, и на них действуют те же колебательные процессы - почему в структуре паттерна на мишени проявляется все та же интерференционная картина, которая характерна для потоков частиц... Тут все путем... Но вот с бомбой они нахомутали.

Мне Пенроуз давно не внушает доверия... Еще на заре кибернетики он поносил энтузиастов ИИ в хвост и в гриву... и тогда его доводы были наивными. Сейчас он забурел, заматерел... получил премию, полез в КМ, получил рыцаря, а стиль работы остался тот же - упрощенчески-нахрапистый. Эдакий легкий на слово романтик-мечтатель... Негоже!

[valeriy]

Здесь я должен заметить, что эти ребята являются стойкими приверженцами Копенгагенской школы. И все объяснения ветут с позиций именно этой интерпретации КМ.