[/b/] [/d/] [/tu/] [/a/] [/ph/] [/wa/] [/cg/] [/t/] [/p/]

[Burichan] [Futaba] [Greenhell] [Gurochan] [Photon] - [Home] [Manage] [Archive]

[Return]
Posting mode: Reply
Leave these fields empty (spam trap):
Name
Link
Subject
Comment
File
Verification
Password (for post and file deletion)
  • Supported file types are: GIF, JPG, PDF, PNG
  • Maximum file size allowed is 20480 KB.
  • Images greater than 200x200 pixels will be thumbnailed.

File: 1349257283853.jpg -(62641 B, 453x604) Thumbnail displayed, click image for full size.
62641 No.84327  

Слабое квантовое измерение, или Реанимация для кота Шрёдингера

Сегодня, блуждая по просторам интернетов, я наткнулся на описание одного эксперимента группы американских учёных под руководством Надава Каца, которые смогли отменить коллапс волновой функции кубита, тем самым подтвердив теорию Александра Короткова и Эндрю Джордана.

Пока научное сообщество очень настороженно отнеслось к этому результату; однако, если теория Короткова-Джордана верна (а она, кажется, верна), то это приведёт к революции сначала в квантовой механике, потом в современной физике, а потом просто перевернёт мир. Именно так.

Сейчас попробую объяснить, почему.

Я думаю, все мы хорошо знаем мысленный эксперимент с котом Шрёдингера. Напомню, на всякий случай: в закрытую коробку помещается кот, ампула с ядом и нестабильное ядро, которое распадётся в ближайший час с вероятностью 50%. При этом, если ядро распадётся — ампула с ядом откроется и кот умрёт.

С точки зрения квантовой механики (точнее, копенгагенской интерпретации квантовой механики), пока мы не открыли крышку и не проверили состояние кота, он будет находиться в суперпозиции обоих состояний — и жив, и мёртв одновременно. В момент же измерения состояния кота произойдёт т.н. коллапс волновой функции — система выберет одно из двух возможных состояний, и кот будет либо жить дальше, либо безвозвратно умрёт.

Вообще, любая квантовая система находится в суперпозиции всех своих возможных состояний до тех пор, пока не произойдёт измерение и она примет одно из возможных состояний.

И вот, в 2006 году Коротков и Джордан публикуют статью с заголовком «Uncollapsing the wave function by undoing quantum measurements», что на русский можно примерно перевести как «Отмена коллапса волновой функции посредством отмены квантового измерения».

Смысл её заключается в следующем: хорошо, прямое измерение состояния системы приведёт к коллапсу волновой функции и выбору какого-то из состояний. Но, допустим, что мы сможем измерить состояние системы не напрямую, а с помощью т.н. слабого измерения (weak measurment) — такого измерения, при котором измерительный прибор слабо взаимодействует с измеряемым объектом и полного коллапса волновой функции не происходит. Тогда, по мысли Короткова и Джордана, мы можем не просто измерить непрямо состояние, но и сделать это несколько раз; при этом, если результат эксперимента нас не устраивает, мы можем вернуть систему обратно и попробовать ещё раз.

Если применить теорию Короткова-Джордана к коту Шрёдингера, то это будет выглядеть примерно так: мы можем не открывать коробку, а немножко приоткрыть её и глянуть одним глазком; если мы увидим, что кот мёртв, мы можем закрыть коробку, подождать какое-то время, глянуть снова и увидеть кота живым!

Звучит бредово и фантастически, однако в 2008 году Надав Кац и его группа сумела провести эксперимент, в котором фактически выполнила подобную последовательность действий.

Группа Каца поместила кубит в состояние суперпозиции из его обоих состояний — высоко- и низкоэнергетического. Любая попытка напрямую измерить энергию кубита привела бы к коллапсу волновой функции и переходу кубита в одно из двух состояний.

Далее, происходило следующее: с помощью слабого измерения магнитных полей команда Каца получала информацию о состоянии кубита (0 или 1). При этом кубит частично коллапсировал в сторону измеренного состояния. Если это состояние оказывалось нулевым, проводилась процедура «отмены коллапса» Короткова-Джордана: кубит получал магнитный импульс, который переводил его в строго противоположное состояние, после чего производилось точно такое же слабое измерение его состояния. Результатом этих трёх операций (слабое измерение состояния 1 — реверс — слабое измерение состояния 2) стал перевод кубита в точно такое же состояние неопределённости, в котором он был до всех этих манипуляций (т.е. два измерения фактически отменяют влияние друг друга). Иными словами, ученые измеряли состояние «кота», и, если он был мёртв, опять возвращали его в состояние неопределённости.

Вот подробное описание эксперимента, если кто-то не верит: оригинал http://www.engr.ucr.edu/~korotkov/papers/PRL-101-200401-2008.pdf , статья на русском http://www.membrana.ru/particle/1901 .

Поговорим теперь о том, к каким последствиям это потенциально может привести.

Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена

В 1935 году Эйнштейн с группой единомышленников, пытаясь оспорить копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, сформулировал парадокс, названный позднее парадоксом Эйнштейна-Подольского-Розена (ERP paradox).

Соотношение неопределённостей Гейзенберга гласит, что нельзя измерить абсолютно точно и положение, и импульс квантовой системы. Хорошо, сказал Эйнштейн, а если мы возьмём систему из двух идентичных частиц, и измерим у одной из них импульс, а у другой положение — мы же нарушим принцип неопределённости?

Как оказалось, нет. Измерение состояния одной из «запутанных» частиц приводило к коллапсу состояния другой частицы, как бы далеко они друг от друга ни находились. Это явление было неоднократно подтверждено экспериментально — в самом сильном эксперименте частицы находились на расстоянии 144 километра друг от друга.

Благодаря квантовой спутанности стала возможна т.н. квантовая криптография. Допустим, у Анны и Бориса есть коробка спутанных фотонов. Они уезжают в разные страны, каждый увозя с собой по половине фотонов. Далее, Анна измеряет состояние первого фотона. Его пара в коробке Бориса автоматически принимает то же состояние. Т.о. можно сформировать ключ шифрования, который одновременно будут знать только Анна и Борис. Далее, этим ключом шифруется сообщение и пересылается.

Хотя коллапс спутанных частиц происходит моментально, передача информации, как считалось до недавнего времени, таким образом невозможна, т.к. Анна не имеет возможности повлиять на выбор состояния своим фотоном. Но Коротков и Джордан предложили, а группа Каца экспериментально проверила, что такая возможность таки есть!

Если бы у Анны и Бориса была коробка спутанных кубитов, то Анна с помощью процедуры отмены коллапса волновой функции могла бы «доставать» из коробки первый кубит сколько угодно раз, пока он, наконец, не примет именно то состояние, которое нужно Анне. Кубит Бориса при этом примет ровно то же состояние — получается, Анна передаёт Борису информацию МГНОВЕННО.

А ведь мгновенная передача информации — только вершина айсберга. По смыслу теории Короткова-Джордана, мы можем отменить результаты любого эксперимента (пока, правда, с оговоркой «квантового»), если он нас не устраивает, и попробовать ещё раз — да вообще, сколько угодно раз, пока не получим приемлемый результат.

Фактически, если описанные выше рассуждения действительно можно воспроизвести, то мы стоим где-то на грани совершенно невероятных изменений в физике, которые потом до неузнаваемости изменят всю нашу жизнь.

>> No.84328  

>>84327
А всё потому, что http://nowere.net/cg/res/2073.html#i2075

>> No.84330  
> Но, допустим, что мы сможем

измерить состояние системы не напрямую, а с помощью т.н.
слабого измерения (weak measurment) — такого измерения, при
котором измерительный прибор слабо взаимодействует с
измеряемым объектом и полного коллапса волновой функции не
происходит.
Дальше не читал. Одна история охуительнее другой. Щас они на радостях отменят ЭПР парадокс, введут скрытые параметры и наделают кучу золота из дерьма. Do not want.

>> No.84338  

>>84327
ну, как говорится, поживем - увидим, все-таки это замахивается на сам принцип причинности
>>84330
меня тоже эта формулировочка смутила

>> No.84339  

Открывается простор для подобных
http://www.cyberforum.ru/mathematical-logic-sets/thread422673.html
махинаций.

>> No.84342  
File: 1349290003724.jpg -(290047 B, 640x853) Thumbnail displayed, click image for full size.
290047

>>84327
Блджад, как вы меня задолбали, хабрщики! Ну серьезно, скоро по три репоста в день будет с хабра на новерь.
http://habrahabr.ru/post/153293/

>> No.84344  

>>84330
Либо справедливо неравенство Белла, либо концепция локального реализма. Выбирай.

>> No.84345  

>>84342
Ладно бы ещё что-то интересное репостили, ну или хотя бы треды ради этого не создавали. Может, специальный Тред Унылых Репостов с Хабра сделать?

>> No.84347  
File: 1349291469470.jpg -(972253 B, 750x1000) Thumbnail displayed, click image for full size.
972253

>>84345
Люто новерьчую.
Причем частота репостов заметно увеличилась в последнее время. Видимо у нас завелся особо активный хабровец, лол.
Например вот эту >>84314 пикчу, я вчера видел на хабре, а сегодня она - тут. Или вот это >>84329. И еще куча унылых тредов, на которые я просто не обращал внимания.

>> No.84349  

>>84347
Посты в рандоме или унылые пикчи нормальны. Создавать целые треды из худших постов хабры - пиздец

>> No.84352  

>>84344
Скорее всего, ни то и ни другое, вопрос в том что ближе к истине. Я склоняюсь к нарушениям принципа локальности, это весело.

>> No.84354  

>>84344

>Либо справедливо неравенство Белла

так ведь в каком-то эксперименте показали что они не выполняются, или это что-то не то?

>> No.84360  
File: 1349300750547.jpg -(226501 B, 665x816) Thumbnail displayed, click image for full size.
226501

>>84354
И даже не в одном. Но при выводе неравенства Белл использовал распределение для одной случайной величины, а в экспериментах корреляция на самом деле считается для трёх разных величин относительно трёх различных экспериментальных условий. В таком виде его неравенство вообще не имеет смысла и ничего не доказывает.

>> No.84361  

>>84360
интересно, а расскажи поподробнее об этом пожалуйста, просто в квантах я совсем дуб

>> No.84370  
File: 1349390097964.jpg -(201729 B, 900x675) Thumbnail displayed, click image for full size.
201729

>>84361
ЭПР-парадокс: после распада частицы с известным импульсом получаем две с неизвестным, обе улетают в ебеня, мы одновременно у первой измеряем импульс, у второй координату. Зная импульс исходной частицы и импульс первой, мы, получается, одновременно измеряем и импульс, и координату второй, что нарушает неопределённость Гейзенберга. Либо описание с помощью волновой функции является неполным, либо в момент измерения импульса первой частицы вторая мгновенно об этом узнала и изменила координату соответствующим образом.

Теперь представь, что два сцепленных фотона из одного облучённого лазером атома летят на две поляризационные призмы, за которыми стоит по два детектора, и с некоторой вероятностью попадают либо на один, либо на другой. Фотоны сцепленные, а значит измерение проекции спина одного влияет на измерение другого, что вместе с углом поворота призм определяет выбор детектора, выбор детектора каждой отдельной частицы случаен, но из-за спутанности мгновенно влияет на выбор другой в рамках квантовой механики, сколь бы далеко они не находились. Для большого числа измерений считается корреляция между выбором детектора для первого и для второго фотона. После чего ставится ещё два эксперимента, но с разными углами поворота призм. Если существуют какие-то скрытые параметры, влияющие на выбор детектора, то при одной и той же функции распределения абсолютное значение разности корреляций любых двух экспериментов с разными углами меньше, чем единица минус корреляция любого третьего эксперимента. Если считать, что функция распределения для скрытых параметров во всех трёх экспериментах различная, то неравенства Белла не вывести. Если же считать такое допущение правомерным и опираться на экспериментальную доказанность неравенств, получаем нелокальность, а ЭПР-парадокс в таком случае не парадокс, а фича.

>> No.84371  

>>84327
Прочёл.
Интересно рассмотреть это с точки зрения ММИ - я не математик, а представлять себе парадоксы квантовой механики образно вроде как только ММИ даёт возможность. Если удалось обратить результат измерения, "полюбоваться заранее на разные состояния кота Шрёдингера", то это значит - языком ММИ выражаясь - удалось частично отсканировать параллельные миры без твоего собственного спутывания с ними при этом. Что же произойдёт, если "Анна" из того приведённого в статье на Хабре примера и впрямь попытается "мгновенно" передать сообщение своему партнёру через квантовую спутанность? Мгновенности не существует, этому в своё время теория относительности чётко меня научила. Что же происходит? Получается, Анна, перебирая разные состояния фотонов в коробочке, выбирает, с каким из этих состояний ей лично проинтерферировать, а через неё - и собственно окружающему миру. С другой стороны, до её партнёра, находящегося на огромном расстоянии от неё, ещё не должны были дойти "событийные круги последствий", создаваемые действиями Анны, так что ему ничто не помешает обнаружить "свою" частицу в любом состоянии - включая как задуманное Анной, так и не задуманное. Парадокс в том, что Анна, твёрдо решившая позволить "своей" частице зафиксироваться лишь в определённом состоянии, назовём это "состоянием-орёл", тем самым никак не может войти в квантовую спутанность с "состоянием-решка" этой же самой частицы. "Состояние-решка" этой частицы для Анны никогда не станет реальным. Но что же тогда увидит её партнёр, Борис, если, проводя измерение одновременно с Анной (одновременно - по шкале отсчёте инерциальной системы центра Земли) и таким образом не находясь под влиянием её действий, всё-таки обнаружит "свою" частицу в "состоянии-решка"? С точки зрения ММИ, обнаружит обязательно - один из Борисов после неизбежного в таких случаях раздвоения. Но, поскольку Анна твёрдо решила интерферировать только с "состоянием-орёл" обеих частиц, получается... она исчезнет из вселенной того Бориса, который обнаружил "свою" частицу в "состоянии-решка".
О небеса.
Какой бред я несу.

>> No.84372  

>>84370
спасибо, а какие могут быть причины в том что функция распределения скрытых параметров может быть различна для экспериментов в такой постановке? и если все же нелокальность действительно имеет место быть то как она увязывается с релятивистским принципом причинности?

>> No.84376  

>>84372
Вопрос скорее в том, а с какой стати ей быть одинаковой в разных экспериментах? Распределение отражает совокупность всех скрытых параметров и зависимостей.

>как она увязывается с релятивистским принципом причинности?

Через сцепленность невозможно передать информацию, поэтому принцип причинности не нарушается.

>> No.84377  

>>84376
Так ведь получается, что как раз теперь можно. Отследить, когда частица примет одно состояние, которое вы с партнёром договорились считать за "тире", после чего стабилизировать её. Или не стабилизировать.
Бр-р-р-р...
Ну так там написано.

>> No.84378  

>>84376
тогда получается что совокупность скрытых параметров должны зависеть от угла поворота призмы в этой постановке эксперимента, и возникает вопрос как же так получается

>Через сцепленность невозможно передать информацию, поэтому принцип причинности не нарушается.

это так, но в оп-посте говорится что с помощью описанного там эксперимента такое все-таки возможно

>> No.84379  

>>84377
>>84378
Оп-пост - дичайшая хуета. Возможно, неверная интерпретация оригинала и домысливание, но мне лень разбираться.



Delete Post []
Password

[/b/] [/d/] [/tu/] [/a/] [/ph/] [/wa/] [/cg/] [/t/] [/p/]