Что считается информацией?

Частица ничего не знает. Информация — это то, что мы (физики, экспериментаторы) можем сообщить кому-то другому. Спросите себя: что может$A$делать, делясь парой ЭПР с$B$, рассказать что-то (скажем$0$или же$1$) своему другу$B$ после того, как они покинули друг друга (но все еще разделяя на расстоянии ЭПР-пару), сверхсветовым образом?

Вы поймете, что ответ «ничего», и что пара ЭПР для этой цели так же полезна, как и пара перчаток ($A$имеет либо левое, либо правое, B имеет другое, и никто из них не знает, у кого что, когда они расстаются друг с другом.). Что касается локальности, то ЭПР-пара и перчатки — одно и то же, и поэтому вы согласитесь со мной (поскольку никто никогда не публиковал сверхсветовой протокол передачи информации, основанный на паре перчаток), что запутанность не противоречит теории относительности.

Разница между ЭПР и перчатками является лишь количественной, ЭПР допускает немного большую корреляцию (см. Неравенства Белла), а поскольку природа допускает и это (см. эксперимент Алена Аспекта), ЭПР гораздо более реалистичен, чем описание, основанное на скрытой переменной (см. т.е. ситуация, похожая на перчатки).

Еще один комментарий, который я нашел очень полезным: не думайте о волновой функции как о «чем-то, что действительно существует», так как ее мгновенный коллапс может показаться нарушением локальности (когда$B$измерить его кубит, он заставит свернуть всю волновую функцию...). Волновая функция — это математический инструмент для предсказания вероятностей, а вероятности — единственное, что «действительно существует», поскольку мы действительно видим их в экспериментах. И ты заметишь,$B$ не может изменить вероятность$A$измерение.

См. также блог системы отсчета для очень хороших сообщений об этом материале.

РЕДАКТИРОВАТЬ -

Я думаю, что суть нашего разногласия в том, что вы придерживаетесь точки зрения, в которой частица «выбирает» состояние после измерения, и поэтому вам кажется, что две частицы должны обмениваться «информацией», чтобы дать связный (коррелированный) ответ. при измерении. Таким образом, вы видите существенное отличие от классического случая с перчатками, где они уже знали, что и где они (хотя носители перчаток не знали). Это то, что я думаю, что вы думаете, но поправьте меня, если я ошибаюсь.

Теперь мне кажется, что такая POV является пережитком так называемого «реализма» классической механики, т.е. что любая физическая наблюдаемая имеет определенное значение в любой момент времени. Это приводит к разделению того, что знаем мы, экспериментаторы, и того, что знает частица. Итак, в случае с перчатками мы не знаем, что это за перчатка, но «перчатка» знает себя, и поэтому между ними нет сверхсветовой связи, несмотря на ту же космическую идеальную корреляцию (цитирую ваш последний комментарий).

В КМ реализма, конечно же, не существует (как показали неравенства Белла), и поэтому приведенные выше соображения должны быть изменены: никто, даже «частица», не знает, каков будет результат измерения. Такой сдвиг парадигмы требует фиксации некоторой терминологии и границ того, что является «физическим», а что нет. Физическим содержанием КМ являются вероятности измерения, которые мы, экспериментаторы, можем предсказать и наблюдать, и ничего больше. Эта идея глубоко укоренена в любой теории КМ, имеющейся у нас в отношении мира. Любые другие вычисления или объекты, которые приводят к одним и тем же вероятностям, могут рассматриваться как «избыточные», «нефизические». Например, в КТП тот факт, что не существует привилегированной инерциальной системы отсчета, закодирован в том факте, что выполнение преобразования Пуанкаре соответствует действию на состояния с помощью (анти-) унитарного оператора, что оставляет неизменными вероятности. Подводя итог: «мы» — экспериментаторы, для данной системы КМ мы можем только предсказывать и наблюдать вероятности и ничего больше, и причинность должна согласовываться с этим фактом (и ничем другим).

Сказав это, я предлагаю вам переосмыслить опыт ЭПР с этой точки зрения, где вероятности играют центральную роль. Единственное, что кажется «нелокальным», это то, что когда А измеряет свою частицу, он мгновенно изменяет общую волновую функцию двух частиц, начиная с$|\mathrm{EPR}\rangle$к$|0\rangle|1\rangle$(если$A$получает$0$,$|\mathrm{EPR}\rangle$обычная запутанная пара). Это кажется нелокальным, поскольку полная волновая функция включает в себя как$A$'песок$B$, и они пространственно-подобно разделены. Но волновая функция не является истинным физическим содержанием КМ, им являются только вероятности. А также$A$не может изменить ни один из$B$наблюдаемые вероятности, так что никоим образом$A$может изменить физику, которая$B$будет испытывать.

Потому что у них меньше информации, чем вы себе представляете. У них нет отдельных битов информации, описывающих их, которые каким-то образом «транспортируются» между ними. Из информационного POV они представляют собой только одну частицу, пока не будут измерены, а затем они приобретают отдельную, но связанную информацию, описывающую каждую в отдельности.

«Фраза «запутанная частица, знающая мгновенно…» — это грубый способ понять явление. Рассмотрим запутанное состояние, разделяемое между Алисой и Бобом, заданное

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Пусть Алиса и Боб поделятся$2n$копии запутанного состояния. Алиса измерила вращение в$\sigma_{x}$направление для n копий и получить$|+\rangle$или же$|-\rangle$как исход. Это правда, что состояние Боба уменьшится до$|-\rangle$или же$|+\rangle$соответственно, что на самом деле является смешанным состоянием$|-\rangle$а также$|+\rangle$. Теперь предположим, что Алиса производит измерения в$\sigma_{z}$направление для остальных$2n$копирует затем состояние Боба и получает$|\uparrow\rangle$или же$|\downarrow\rangle$то состояние Боба уменьшится до$|\downarrow\rangle$или же$|\uparrow\rangle$соответственно (опять смешанное состояние$|\downarrow\rangle$а также$|\uparrow\rangle$). Теперь, если Алиса не отправит результат своего эксперимента или информацию о том, на каком основании она провела измерение, Боб не сможет статистически различить эти два смешанных состояния (следствие теоремы GHJW), т.е. Боб не сможет выполнить какое-либо измерение, которое различает эти смешанные состояния. в$x$а также$z$направление. Потому что результаты измерения являются статистическим свойством. Следовательно, хотя кажется, что состояние Боба изменилось быстрее, чем световая сигнализация, Боб не может извлечь никакой информации из своего состояния.

В этом ответе мы будем полностью придерживаться копенгагенской интерпретации квантовой механики.

1. До того, как система будет измерена, нет ничего физического (следствие того, что реализм не играет роли в этой интерпретации). Есть только наше математическое, нефизическое описание возможного результата измерения, называемое волновой функцией.
2. При измерении система создается физическим образом. И создается в одном из собственных состояний, при которых мы измеряем.
3. Система никогда не находилась в другом состоянии (поскольку ее не было до измерения).
4. Таким образом, одной «частице» не нужно сообщать другой, в каком состоянии она находится, потому что существует только одно физическое состояние.

Один из способов взглянуть на это выглядит следующим образом:

Предположим, что в ЭПР-эксперименте одна запутанная частица, мгновенно узнающая о состоянии другой, не считается «информацией». Это предположение автоматически влечет за собой передачу информации из одной точки в другую. Следовательно, у него есть скорость.

Теперь, учитывая эксперимент ЭПР и две вовлеченные стороны. Алиса производит измерение A, а Боб производит измерение B. Без ограничения общности предположим, что сначала Алиса измеряет A, а затем Боб. Согласно нашему предположению, результат Алисы определяет результат измерения Боба. Таким образом, мы получаем причинно-следственную связь. Однако это соотношение выполняется в текущей системе отсчета. Можно было бы переключиться на какую-то привилегированную систему отсчета, где измерение В происходит раньше, чем А, и тогда мы получаем, что следствие определяет причину. Проведя определенный эксперимент, можно увидеть во второй ссылке ниже, предполагая перемещение информации, можно получить нижнюю границу для «квантовой скорости информации» равной$10^6C$, куда$C$это скорость света.

Чтобы узнать больше по теме, можно взглянуть на следующие документы:

Тестирование жутких действий на расстоянии Д. Саларт, А. Баас, К. Брансиард, Н. Гизин, Х. Збинден http://arxiv.org/abs/0808.3316

а также

«Экспериментальная проверка коллапса релятивистского квантового состояния с движущимися системами отсчета» Х. Збинден, Дж. Брендель, В. Титтел, Н. Гизин http://arxiv.org/abs/quant-ph/0002031

Запутанность считается информацией. Например, в эксперименте ЭПР одна запутанная частица «знает» состояние другой, потому что мы, люди, склонны называть запутанность «знанием» или «информацией».

После того, как вы измерили частицу, вы «что-то знаете о частице». Другими словами: после того, как вы измерили частицу, вы и частица запутались.

Когда вы что-то «знаете» о частице, это значит, что если рассмотреть ваше представление о состоянии частицы и исследовать состояние частицы, то обнаружится, что ваше представление о состоянии частицы соответствует состояние частицы, потому что между вами и частицей существует такая запутанность.

Почему мы говорим, что одна запутанная частица, мгновенно знающая состояние другой, не является информацией? Мы говорим это по разным причинам, чаще всего это попытка поправить человека, мечтающего о сверхлегком общении.