Некоторые физики в настоящее время понимают запутанность как мгновенную передачу информации, но не нарушающую причинно-следственную связь. Действительно ли это удовлетворительное объяснение, или следует искать что-то лучшее?
В частности, некоторые люди пытаются четко указать на передачу сигналов между частицами, но это не согласуется с теорией относительности.
Например, если у вас есть две частицы, запутанные и пространственно разделенные, то результаты экспериментов можно легко предсказать с помощью теории локальной скрытой переменной, если экспериментаторы вынуждены выбирать известные (и равные) варианты того, что измерять (из взаимодополняющих). переменные, такие как -компонента спина и -компонента спина).
Итак, давайте рассмотрим ситуацию, когда есть две лаборатории (лаборатория Алисы для измерения частицы А и лаборатория Боба для измерения частицы В), и они выбирают (потенциально) разные вещи для измерения. Вы можете постулировать, что если бы частица B была измерена первой, результат производимая частицей А, должна быть функцией , где - тип измерения, выполненного на A, тип, выполненный на B, и результат, полученный B при измерении . В противном случае трудно согласиться с требуемыми соотношениями.
Точно так же, если частица A была измерена первой, то результат . В противном случае трудно согласиться с требуемыми соотношениями. Но если вам нужны результаты другой лаборатории, чтобы получить согласованные результаты здесь, как могут данные из примерно и быть доступным для лаборатории Алисы?
Некоторые люди предполагают (и я возражаю против), что частицы могут передавать свои результаты со скоростью выше скорости света (FTL) к другой частице. Чтобы получить правильные результаты, похоже, что предполагаемый протокол быстрее, чем легкий, будет выглядеть так:
У нас есть две запутанные частицы A и B. A летит в лабораторию, где работает экспериментатор Алиса, а B летит в лабораторию экспериментатора Боба.
Протокол выглядит следующим образом:
Алиса измеряет свою частицу А.
Частица А передает частице В сверхсветовыми сигналами следующую информацию:
а) какое измерение было сделано на А;
б) в результате которых образовалась частица А.
Экспериментатор Боб измеряет свою частицу B.
Частица Б передает частице А сверхсветовыми сигналами следующую информацию:
c) какое измерение было сделано на B.
г) в результате чего образовалась частица В.
Я не вдаюсь в подробности того, каким излучателем/приемником обладают A и B и сколько бит требуется для описания типа эксперимента. Я просто скажу, что на Земле два экспериментатора, по-видимому, работают в каждом испытании одновременно. В соответствии со стандартными аргументами относительности, если эти события пространственно-подобно разделены, разные наблюдатели могут расходиться во мнениях относительно того, что произошло первым, поэтому не существует согласованной истории о том, какое из них произошло первым и какое передало информацию другому. Кажется, что всей программы сверхсветовых сигналов недостаточно для объяснения запутанности. Чтобы предоставить детали, рассмотрим следующее.
Я сосредоточусь на двух путешественниках, Чарли и Дэне. Чарли летит на ракете в направлении Алисы, а Дэн на ракете в направлении Боба. Для наблюдателя на Земле их скорости равны по модулю. Следовательно, по часам Чарли Алиса измеряет в каждом испытании раньше Боба, а по часам Дэна Боб измеряет в каждом испытании раньше Алисы.
Теперь давайте спросим Чарли, что он может сказать о приведенном выше протоколе: частица А действительно посылает частице Б все сигналы с информацией о типе проведенного измерения и результате. Но в то же время он посылает В все сигналы, с каким типом эксперимента проводится на В и с каким результатом. Это потому, что сверхсветовые сигналы, которые появляются в одном кадре как отправленные из B в A, появляются в другом кадре как отправленные из A в B.
Но независимо от того, от кого они были отправлены, цена, которую придется заплатить за принятие этого протокола, заключается в том, что на месте Алисы и во время измерения известно, какой тип измерения выберет Боб, еще до того, как Боб вообще это сделает. принять решение о том, какой тип измерения выбрать.
Итак, что нам делать? Предположим, что частица наделена пророчеством о решении людей? Или просто сказать, что мы еще не понимаем должным образом , как работает запутанность, и, как Дану сформулировал это лучше, искать другое объяснение?
Примечание : я был бы признателен за то, чтобы не менять предпосылки задачи, например, не предполагать, что прибор в одной лаборатории измеряет частицу в другой лаборатории, или отказываться от теории относительности. А также не предлагать мне нечеткие идеи типа (то или это) как-то делается , а также не подсказывать мне, что было бы, если бы какие-то законы физики можно было переопределить. Я также был бы признателен, если бы прочитал текст, прежде чем комментировать его, а также прочитал обсуждение, которое велось до сих пор в комментариях.
Позвольте мне сначала сказать, что я действительно не работаю в области квантовых основ, поэтому у меня может быть несколько неправильных представлений. Я прошу всех исправить меня, где я ошибаюсь, и я постараюсь предоставить больше ссылок по запросу.
После того, как вопрос, похоже, прояснился в чате, позвольте мне переписать свой ответ:
Вы в основном, кажется, спрашиваете: что, если запутанность позволила бы каким-то образом сверхсветовую коммуникацию. А вы предлагаете протокол. Протокол, который вы, кажется, рекламируете, предполагает активную передачу информации. Поскольку ни один эксперимент не видел ничего подобного, я думаю, мы рассматриваем это как чисто теоретическую игру.
Давайте начнем с очевидных последствий: если мы будем придерживаться наших обычных представлений о специальной теории относительности, мы можем внезапно построить квантовый клонер ( в каком-то смысле — да, я знаю, что есть критика) .этой статьи, но я не понимаю, как это решает проблему для нас). Это оставило бы нас с большой проблемой, потому что принцип запрета клонирования даже более фундаментален (в некотором смысле), чем сверхсветовая связь, поскольку он вытекает непосредственно из линейности самой квантовой механики. Уже отсюда нет другой возможности, кроме как отбросить в сторону относительность и пересмотреть классические представления о времени и пространстве. Это также обычный способ, которым я видел обсуждение сверхсветовой связи в квантовой информации: как способ показать, как это приведет к обычным нарушениям «запрета клонирования» или «телефона Белла» и т. д.
Оставив это в стороне, давайте рассмотрим необработанную запутанность, о которой вы на самом деле хотите поговорить: запутанность, как обсуждалось в нескольких постах, — это неклассические корреляции. Теперь, когда запутанность, как в вашем протоколе, сразу отправляет информацию, это уже не «просто корреляции», потому что она становится активной. И я не вижу, как обойти это «активирование». В этот момент все, что мы понимаем о запутанности, рушится — потому что это уже не корреляции, а нечто совершенно другое: активная связь между частицами. Здесь уже есть много сообщений, описывающих, как это невозможно (например, этот ).
Теперь давайте снова рассмотрим протокол, как обычный протокол, связанный с теоремой Белла. Вы утверждаете, что «частица Б передает частице А с помощью сверхсветовых сигналов следующую информацию», которую я интерпретирую как «активную передачу информации», что нарушает причинно-следственную связь. Вы утверждаете, что это передача информации без нарушения причинно-следственной связи, и вы утверждаете (в чате), что:
Все исследователи квантового сообщества, выдающиеся профессора, лауреаты Нобелевской премии пытаются понять, как работает запутанность.
Хотя это определенно преувеличение («все» слишком сильно), безусловно, есть много людей, пытающихся лучше понять запутанность. Они пытаются понять, какие типы запутанности могут быть преобразованы в другие типы, как запутанность может помочь в определенных протоколах и т. д. Но вряд ли кто-то из них пытается понять, что такое запутанность. Единственный ответ, который вам нужен, чтобы работать с запутанностью: запутанность — это квантово-механически разрешенные и классически запрещенные корреляции. Если вы не видите
Чтобы ответить на ваш основной вопрос: «Что это за отправка информации со сверхсветовой скоростью?». Прежде всего, закрепим терминологию: «информация», как ее обычно определяют, есть нечто активное: с ней можно что-то делать. Это то, чья скорость ограничена причинно-следственной связью. В скорости выше скорости света нет ничего необычного: фазовая скорость волны может быть выше скорости света, даже групповая скорость волнового пакета может превышать скорость света (случай аномальной дисперсии), но в этих случаях скорость распространения информации все равно меньше скорости света. Поскольку ваша «информация» является чем-то пассивным, это не информация.
Это означает, что для специальной теории относительности нам не нужно (совсем) заботиться о том, чтобы что-то происходило быстрее скорости света, если только это не реальная информация. Поэтому я думаю, что ваша проблема связана не со сверхсветовой обработкой информации, а с причинной нелокальностью квантовой механики и, следовательно, с квантовым состоянием. Я считаю, что вы можете избавиться от нелокальности, подписавшись на эпистемологический взгляд вместо онтического, но это купит вам другие проблемы. Кажется, это лежит в основе аргумента ЭПР: у вас не может быть полностью онтологической (реалистической) теории и полной локальности. Однако это также то, что не волнует большинство известных мне исследователей, потому что на их вкус это слишком много философии. Это также не обязательно, если кто-то хочет работать только с последовательной теорией.
Поэтому я считаю, что ваш вопрос следует рассмотреть в рамках дебатов об онтологических и эпистемологических теориях квантовой механики (см. обзор некоторых аспектов дискуссии). Может быть, там вы найдете более удовлетворяющие вас ответы?
Как вы заметили, пространственно-разделенные (то, что вы называете «FTL») события не могут быть однозначно упорядочены во времени. Это означает, что нельзя сказать, что такие события «вызывают» друг друга в каком-либо разумном смысле.
Один из способов обойти это — отказаться от идеи причинно-следственной связи между событиями. Если события на самом деле не являются причиной друг друга, а на самом деле все в равной степени вызваны какой-то вневременной силой — Богом, универсальной волновой функцией, кем угодно, — тогда со сверхсветовой скоростью проблем нет. Это не похоже на то, как все работает, но это, безусловно, возможно. Подобные теории называются «сверхдетерминированными», потому что они утверждают, что контрфактуалы — воображаемые утверждения, отличные от истины, — не только недостижимы, но даже не являются логически осмысленными.
Однако в этом нет никакой необходимости, потому что запутанность не требует веры в передачу сверхсветовых сигналов , если, во-первых, частицы не обладают определенными свойствами . Измерения коррелируют каким-то странным образом, но это невозможно заметить, пока вы не подключитесь к ним обоим во времени. В этом, гораздо более стандартном, толковании никогда не наблюдается несоответствия.
Сверхсветовые сигналы не только противоречивы, как объясняется в моем протоколе, природа их не использует . Повторяю, это не так, как устроена природа . (Кстати, именно поэтому мы не можем взять такие в свои руки, потому что природа их не использует.)
В остальном см. мой вопрос и ответ на ( Что стоит за квантовой нелокальностью, появляющейся в запутанностях, и почему неравенства Белла нарушаются? )
Дэвид З.
Дану
Ян Лалински
София