2. С.И. Доронин - 25 Июня, 2005 - 02:08:36
Обычно под нелокальностью КМ понимают то обстоятельство, что КМ противоречит принципу локального реализма…
Принцип локального реализма утверждает, что если две системы A и B пространственно разделены, тогда при полном описании физической реальности, действия, выполненные над системой А, не должны изменять свойства системы В.
Несепарабельные (запутанные) состояния в КМ не удовлетворяют этому принципу, и под нелокальностью КМ обычно понимают именно это обстоятельство.
В одном из объяснений парадокса ЭПР (Эйнштейна-Подольского-Розена) говорилось, что ошибка ЭПР заключалась в рассмотрении двух частиц именно как двух различных систем. Если же рассматривать их как одну систему, описываемую единой волновой функцией, то парадокс снимается. Из приведенного Вами косвенного определения нелокальности КМ следует, что эти несепарабельные ЭПР частицы Вы рассматриваете все-таки как две системы. Но тогда возникает логическое противоречие в определении – в слове «изменять». Выполненные над системой А действия изменяют свойства системы В. Другими словами: мы здесь и сейчас воздействуем на А. И в этот же самый момент мы воздействуем на В. Не вижу возможности избежать следующего вывода: получается, что мы воздействуем мгновенно (на любом расстоянии) на В.
Возможно, приведенное Вами определение несколько условно (для простоты) и синхронность изменения состояний А и В может быть объяснена иначе?
9. С.И. Доронин - 27 Июня, 2005 - 21:43:15
… несепарабельна. По спиновым степеням свободы система может составлять единое целое, неразделимое на части, и эти степени свободы будут согласованно изменяться как одно целое, при этом никаких сигналов никуда не передается.
Здесь Вы уже рассматриваете несепарабельную систему как единое целое. Но тогда, наверное, неправомерно противопоставлять ее принципу локального реализма с ее двумя различными системами. И, тем не менее, можно сказать: мы воздействуем на одну часть единой системы – А. При этом изменяется состояние другой ее части – В. Мгновенно, не взирая ни на какие расстояния (протяженность системы АВ). В чем конкретно проявляется это изменение В? КМ утверждает – в том, что состояние В отныне (после нашего воздействия на А) может быть только таким и никаким иначе. Я правильно трактую это утверждение КМ?
Но тогда получается, что состояние В является определенным, хотя и неизвестным тому, кто находится рядом с В. Если этому исследователю не к спеху, то он может подождать и получить от нас послание с «пророчеством» о результатах предстоящего измерения над В. Достоверное на все 100. И как быть в этом случае с квантовой неопределенностью? Мы точно знаем результат измерения над частицей, что само по себе смахивает на чудо. Спутанная частица (после коллапса волновой функции) словно взяла на себя обязательства иметь только этот, единственно возможный результат измерения! Она его запомнила, и будет хранить как зеницу ока до самого момента измерения. Пока мы рассуждаем о несепарабельности, спутанности, когеренции – все это время квантовая частица будет хранить это свое известное всему свету состояние. Но никто не может сказать, ГДЕ же она его хранит (не в эйнштейновских ли скрытых параметрах)? Я не ставлю под сомнение постулаты КМ, поэтому предполагаю, что в моих рассуждения что-то неправильно. Что именно?
14. С.И. Доронин - 28 Июня, 2005 - 21:58:38
Например, я не вижу принципиальных теоретических запретов на возможность перевести объект в нелокальное суперпозиционное состояние по всем его внутренним локальным степеням свободы, т.е. полностью перевести объект в нелокальное состояние, типа “растворить” его в “бесконечности” А после этого вновь его декогерировать и перевести в локальное состояние в другом месте (телепортация). Т.е. объект исчезает в одном месте и появляется в другом. С формальной точки зрения такое “перемещение” объекта можно рассматривать как сверхсветовое “распространение сигнала”, но на самом деле такое “перемещение” не будет связано с непосредственным движением объекта (носителя сигнала) в нашем пространственно-временном континууме.
Я тоже задумывался над этим. Но давайте посмотрим более детально. Возьмем всего одну частицу А объекта (например, слона). Спутываем ее с другой частицей В, которая, в свою очередь уже спутана с удаленной частицей С. Обращаю Ваше внимание: нам фактически нужно не просто телепортировать что-то, а телепортировать именно ЭТО А - состояние, состояние одной из множества частиц нашего слона. Уже одно это обстоятельство – возможность телепортировать НУЖНОЕ (читай: заданное, известное нам) состояние означает мгновенную передачу информации. Вы допускаете возможность этого? Я – нет.
Петр
Цитата:
| В одном из объяснений парадокса ЭПР (Эйнштейна-Подольского-Розена) говорилось, что ошибка ЭПР заключалась в рассмотрении двух частиц именно как двух различных систем. Если же рассматривать их как одну систему, описываемую единой волновой функцией, то парадокс снимается. |
Да, я тоже так считаю. Две частицы следует рассматривать как подсистемы, как составные части единой системы. Авторы ЭПР исходят из очевидного (на их взгляд) утверждения, что каждой подсистеме можно сопоставить волновую функцию при заданном состоянии всей системы. Но это утверждение в общем случае неверно, так можно сделать лишь в частном случае сепарабельного состояния. Правда, спустя 70 лет, об этом легко говорить
, в то время еще не было понимания этих вещей. Цитата:
| Из приведенного Вами косвенного определения нелокальности КМ следует, что эти несепарабельные ЭПР частицы Вы рассматриваете все-таки как две системы. |
Я их рассматриваю как две подсистемы в общей системе. Если вся система замкнута, то ей (как целому) можно сопоставить вектор состояния, но для несепарабельного состояния нельзя сопоставить свой отдельный вектор состояния каждой из подсистем. Состояния подсистем в этом случае описываются матрицами плотности, и она своя у каждой подсистемы.
Цитата:
| Но тогда возникает логическое противоречие в определении – в слове «изменять». Выполненные над системой А действия изменяют свойства системы В. Другими словами: мы здесь и сейчас воздействуем на А. И в этот же самый момент мы воздействуем на В. Не вижу возможности избежать следующего вывода: получается, что мы воздействуем мгновенно (на любом расстоянии) на В. |
В чем противоречие, я не совсем уловил. Система может быть сепарабельна по одним степеням свободы, напр. по координатам (находиться в разных местах), но при этом быть несепарабельной по другим независимым степеням свободы (по спиновым). Недавно я касался этого вопроса: http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=8&topic=4&start=1#1131995547
Да, измеряя в несепарабельном случае спин у одной подсистемы (воздействуя на А), мы тем самым мгновенно локализуем спин на В. Процесс декогеренции нелокального состояния по спиновым степеням свободы ведет к локализации спинов на каждой подсистеме. А что Вас смущает? То, что спиновые степени свободы не зависят от координат? Так это вполне естественно, удивительно было бы обратное
. Нелокальные квантовые корреляции (мгновенные "сверхъестественные" действия на расстоянии, «spooky action at a distance», как говорил Эйнштейн
) давно уже стали практическим объектом рассмотрения в физике, и сейчас вышли на прикладной уровень применения в технических устройствах.Цитата:
| КМ утверждает – в том, что состояние В отныне (после нашего воздействия на А) может быть только таким и никаким иначе. Я правильно трактую это утверждение КМ? |
После того, как система из запутанного (несепарабельного) состояния перешла в сепарабельное (в результате декогеренции, напр. после нашего воздействия на А), то да, те же спины, например, будут определенными (уже не будут скоррелированы, станут независимыми).
Цитата:
| Но тогда получается, что состояние В является определенным… |
В том то и дело, что ДО результата измерения А, оно является неопределенным. Состояние В будет зависеть от того, что получится на А.
Цитата:
| Я тоже задумывался над этим. Но давайте посмотрим более детально. Возьмем всего одну частицу А объекта (например, слона). Спутываем ее с другой частицей В, которая, в свою очередь уже спутана с удаленной частицей С. Обращаю Ваше внимание: нам фактически нужно не просто телепортировать что-то, а телепортировать именно ЭТО А - состояние, состояние одной из множества частиц нашего слона. Уже одно это обстоятельство – возможность телепортировать НУЖНОЕ (читай: заданное, известное нам) состояние означает мгновенную передачу информации. |
Вы не смотрели книгу Д. Бауместер, А. Экерт, А. Цайлингер, «Физика квантовой информации»? Она есть здесь в Библиотеке на сайте. Об экспериментах по телепортации там много говорится (в 3 главе).
А о передаче информации, например, при гипотетически-полной телепортации объекта из одного места в другое, я все же думаю, говорить неправильно. Никакой передачи информации, типа распространения сигнала в нашем пространственно-временном континууме не происходит. Объект, переходя в нелокальное состояние при рекогеренции “выпадает” из нашего пространства-времени. И при декогеренции он лишь “проявляется” локализуется в любом другом месте, или даже другом времени (в прошлом или будущем). Об экспериментах по обращению времени я как-то писал:
http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=9&start=1#1102918945
Цитата:
| Вы допускаете возможность этого? Я – нет. |
Теоретически это возможно. Теоремы, которая бы утверждала обратное, я не видел
. Я оптимист, и надеюсь, что когда-нибудь это станет реальностью, так жить интереснее ppv>Выполненные над системой А действия изменяют свойства системы В. Другими словами: мы здесь и сейчас воздействуем на А. И в этот же самый момент мы воздействуем на В. Не вижу возможности избежать следующего вывода: получается, что мы воздействуем мгновенно (на любом расстоянии) на В.
Д>В чем противоречие, я не совсем уловил. Система может быть сепарабельна по одним степеням свободы, напр. по координатам (находиться в разных местах), но при этом быть несепарабельной по другим независимым степеням свободы (по спиновым).
Речь идет о последних. Спутанные по, например, спину частицы разнесены в пространстве и Вы их, как уточнили, рассматриваете как одну систему, состоящую из двух подсистем. Далее:
Д>измеряя в несепарабельном случае спин у одной подсистемы (воздействуя на А), мы тем самым мгновенно локализуем спин на В. Процесс декогеренции нелокального состояния по спиновым степеням свободы ведет к локализации спинов на каждой подсистеме. А что Вас смущает? То, что спиновые степени свободы не зависят от координат?
Нет. Вы говорили о локальном реализме с его двумя системами А и В. Здесь же Вы говорите об одной системе.
Итак, с одной стороны, если это ДВЕ системы, то ясно все с Вашим определением локального реализма. В этом случае мы, воздействуя на одну систему А, одновременно воздействуем на другую В. Подчеркиваю: в самом прямом смысле слова воздействуем через расстояние на В, поскольку это уже совсем другая система. Обратите внимание: чтобы быть противоречием для Вашего определения локального реализма, мы должны именно воздействовать на вторую систему. Вы это выразили словами «действия не должны изменять», которые я трактую как «действия на А не должны действовать на В» или же это и есть «действие на В», которое (поскольку мы наблюдаем противоречие) тем не менее изменяет свойства В. А это и означает, что мы воздействуем на В, хотя и опосредованно, хотя и незаметно для нас.
Как, зажигая свет, щелкнув выключателем, мы управляем световым потоком.
С другой стороны, если это подсистемы, то уже Ваше определение локального реализма не совсем стыкуется с одной системой АВ, состоящей из двух подсистем.
Это обстоятельство и кажется мне странным.
Вы говорите об одной системе, но распространяете на нее определение для двух систем. Когда же Вы показываете противоречие локальному реализму, Вы уже не вспоминаете, что у него две системы, а не две подсистемы. Очевидно, Вы придерживаетесь все-таки несепарабельной одной системы и уточнения нужны для определения локального реализма (или пояснения). Иначе изменения над подсистемой А, влияющие на свойства подсистемы В, это не то же самое, что изменения в системе А, влияющие на свойства полностью независимой от нее системы В. То есть между этим двумя случаями нет противоречия и, аналогично, не совсем оправданно говорить о том, что КМ противоречит принципу локального реализма (в его, приведенном Вами определении).
Д>Нелокальные квантовые корреляции … сейчас вышли на прикладной уровень применения в технических устройствах.
Только следует уточнить: прикладные технические устройства типа телепортаторов могут обходиться без традиционных каналов связи? Как Ходжа Насреддин, который отдавал осла бесплатно и кота в нагрузку, поскольку осел жить без него не мог. За кота - сотню.
ppv>КМ утверждает … что состояние В отныне (после нашего воздействия на А) может быть только таким и никаким иначе. Я правильно трактую это утверждение КМ?
Д>После того, как система из запутанного (несепарабельного) состояния перешла в сепарабельное (в результате декогеренции, напр. после нашего воздействия на А), то да, те же спины, например, будут определенными (уже не будут скоррелированы, станут независимыми).
Это очевидный выход из ситуации
. Но он мне кажется неполным. Да, (если я правильно понял Вас), после измерения над частицей А мы узнаем ее состояние (спин). При этом мы знаем и состояние (спин) частицы В. Теперь уже неважно, далеко она или рядом. Важно другое: не производя измерений над частицей В, мы уже знаем ее состояние. А уж если, как Вы говорите, после измерения над А сепарабельность восстановилась, то частица В стала обычной квантовой сепарабельной частицей. Спин которой нам уже известен. Но ведь КМ не допускает такого знаний без измерения. Или я ошибаюсь?ppv>Но тогда получается, что состояние В является определенным…
Д>В том то и дело, что ДО результата измерения А, оно является неопределенным.
Разумеется. И определенным ПОСЛЕ измерения А.
Д>Состояние В будет зависеть от того, что получится на А.
Более того, и наоборот (А от В). В этом и состоит суть запутанных состояний. Но что-то это слабо стыкуется с квантово-механической неопределенностью! Частица В не перестала быть квантовой частицей после измерений над А. И на нее по-прежнему распространяется принцип неопределенности, то есть частица не имеет никакого определенного значения спина до тех пор, пока его у нее, именно у нее, не измерит исследователь. Как Вы можете объяснить это, на мой взгляд, противоречие?
ppv>возможность телепортировать НУЖНОЕ (читай: заданное, известное нам) состояние означает мгновенную передачу информации.
Д>Вы не смотрели книгу Д. Бауместер, А. Экерт, А. Цайлингер, «Физика квантовой информации»? Она есть здесь в Библиотеке на сайте.
Смотрел, фрагменты в многочисленных перепечатках. Посмотрю подробнее. Хорошая у Вас библиотека.
Д>А о передаче информации, например, при гипотетически-полной телепортации объекта из одного места в другое, я все же думаю, говорить неправильно.
Отнесем это ко вкусам, о которых не спорят. Если я телепортирую письмо или даже том энциклопедии, то это Вы не посчитаете передачей информации? Простейший вид передачи информации – передача одного бита в любом виде (например, бутерброд с маслом – единица, а бутерброд без масла – ноль). С помощью таких бутербродов мы можем не только накормить целую страну, но и передать ей мгновенно имя победителя на детском Евровидении-2005 и его победное выступление. В DVD-формате. Хоть в созвездие Волосы Вероники. Если бы такая телепортация была возможна.
Д>Никакой передачи информации, типа распространения сигнала в нашем пространственно-временном континууме не происходит.
Вы, как мне кажется, материализуете информацию, подменяя ее как таковую ее носителем. Электромагнитные волны, принятые нашим телевизором, несут информацию – выступление диктора, например. Я соглашаюсь с Вами, что при квантовой телепортации не происходит физических перемещений носителей информации. В этом-то и заключается ее уникальность.
Д>Объект, переходя в нелокальное состояние при рекогеренции “выпадает” из нашего пространства-времени.
Это тема, отказаться от которой просто невозможно. Но, к сожалению, она сказочная, а не научная. Я убежден, что никто никуда не выпадает. Как никуда не выпадает перчатка из пары, о которой говорилось в передаче Гордона о телепортации.
Почему-то все забывают, что при телепортации мы превращаем передаваемую квантовую частицу в определенное, но случайное состояние. Это напоминает ситуацию фильма «Муха» с превращением главного героя при телепортации в чудовище. Да, мы можем телепортировать что-то в… ничто. Единственная определенность при этом: сумма равна нулю.
Д>И при декогеренции он лишь “проявляется” локализуется в любом другом месте
Что значит «проявляется»? Пусть это будет не сам объект, а только его достоверная копия. Даже этого достаточно: это уже чудо! В мире множество вещей, которые нас устраивают даже в урезанном виде, суррогаты, подобия. Фото. Эскизы. Виноград на приусадебном участке за Полярным кругом.
Д>или даже другом времени (в прошлом или будущем).
Насчет времени. Это тема отдельного обсуждения. Начиная с «парадокса близнецов» я все чаще прихожу к выводу, что это спекуляции. Зачастую мало обоснованные.
ppv>Вы допускаете возможность этого? Я – нет.
Д>Теоретически это возможно. Теоремы, которая бы утверждала обратное, я не видел.
А теоремы, утверждающие это, видели? Мне кажется, что даже явление запутанности усиленно подгоняется под постулаты КМ. Ниже: ЗД – здравый смысл.
Запутываем частицы.
КМ: состояния неопределенны.
ЗД – частицы создали по законам КМ, поделили и запомнили состояния.
Измеряем одну из них.
КМ: частица создала свое конкретное состояние.
ЗД: частица «вспомнила» и создала свое состояние. Вторая еще «помнит».
Измеряем вторую.
КМ: противоречие (на мой взгляд). Частица вроде бы должна при измерении создать свое конкретное состояние. Но оно уже известно до измерения над ней.
ЗД: вторая частица «вспомнила» создала свое состояние.
Конечно, здравый смысл многих раздражает. Но в данном случае КМ вызывает не меньше сомнений.
Петр
О локальном реализме и экспериментах по его проверке достаточно подробно написано в книге «Физика квантовой информации», о которой я упоминал (6 глава).
Цитата:
| Д>Нелокальные квантовые корреляции … сейчас вышли на прикладной уровень применения в технических устройствах. Только следует уточнить: прикладные технические устройства типа телепортаторов могут обходиться без традиционных каналов связи? |
Кроме “телепортаторов” есть и другие устройства, в которых основным рабочим ресурсом являются нелокальные квантовые корреляции – например, квантово-криптографические системы http://www.magiqtech.com/ , сюда же можно отнести экспериментальную реализацию квантовых вычислений (прототипы квантовых компьютеров).
Цитата:
| А уж если, как Вы говорите, после измерения над А сепарабельность восстановилась, то частица В стала обычной квантовой сепарабельной частицей. Спин которой нам уже известен. Но ведь КМ не допускает такого знаний без измерения. Или я ошибаюсь? |
Почему не допускает? Например, в случае максимально-запутанного состояния
|ψ>=1/√2( |00> + |11> ) ……(1)
именно такая ситуация имеет место. После измерения одного из спинов мы будем без измерения второго спина знать, что он точно такой же.
Цитата:
| Простейший вид передачи информации – передача одного бита в любом виде… |
Чуть более сложными являются информационные процессы в системе кубитов. Изменение состояния одного кубита перестраивает всю суперпозицию.
Цитата:
| Д>Объект, переходя в нелокальное состояние при рекогеренции “выпадает” из нашего пространства-времени. Это тема, отказаться от которой просто невозможно. Но, к сожалению, она сказочная, а не научная. Я убежден, что никто никуда не выпадает. Как никуда не выпадает перчатка из пары, о которой говорилось в передаче Гордона о телепортации. Почему-то все забывают, что при телепортации мы превращаем передаваемую квантовую частицу в определенное, но случайное состояние. |
Вы, как я понимаю, сторонник локального реализма?
Процитирую упоминавшуюся книгу (6.3.2 стр. 252): «Единственным способом объяснить обсуждаемые полные корреляции с точки зрения локального реалиста состоит в предположении, что каждый фотон несет элемент реальности всех рассмотренных измерений, и что эти элементы реальности определяют результат специфического измерения». Говоря об определенном, но случайном состоянии, Вы это имеете в виду? Эксперименты это не подтверждают. В состоянии типа (1) вообще нет локальных элементов реальности с определенными спинами, вообще нет “перчаток”, о которых Вы говорите
. Такое запутанное состояние полностью нелокально (по спинам), непроявлено, не существует в виде локальных элементов где бы то ни было (в том числе и в нашем пространстве-времени). Предположение локального реалиста о том, что в состоянии (1) существуют две частицы, два элемента реальности, каждый из которых содержит в себе два случайных значения спина 0 и 1 не подтверждается на физических экспериментах – это нелокальное состояние, таких локальных элементов реальности (по спинам) вообще не существует. Эти тонкости подробно рассматриваются в книге, отдельные фрагменты из нее я приводил на форумеhttp://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=14&start=2#1106277216
http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29&start=3#1120835753
Цитата:
| Д>И при декогеренции он лишь “проявляется” локализуется в любом другом месте Что значит «проявляется»? |
То, чего раньше не существовало в виде локальных элементов реальности, “проявляется” из нелокального состояния в процессе декогеренции в виде локальных объектов. Например, при измерении спина у одной из подсистем в состоянии (1), когерентная суперпозиция спинов разрушается (декогеренция), и состояние по спинам становится сепарабельным, локальным (либо |00>, либо |11>).
Вы не читали статьи по теории декогеренции? Некоторая подборка ссылок у меня есть здесь: http://physmag.hut1.ru/theory.html