Запутанность и червоточины: одно и то же?

Во-первых, статья доступна на arXiv .если вы действительно хотите прочитать его и не можете получить к нему доступ. Что касается его отношения к реальному миру, то именно здесь я должен признаться в своих предубеждениях: я получил степень магистра наук. по прикладной физике, работая в группе теоретиков в университете, занимающемся изучением конденсированных сред, это означает, что (1) я недостаточно квалифицирован, чтобы интерпретировать всю значимость этой статьи; (2) Я настроен более скептически, так как мой опыт работы с прикладной теорией заставляет меня подходить к теории так: «Как я могу оптимизировать свои шансы увидеть что-то интересное в эксперименте» или «Как мы можем найти идеальный баланс между этими двумя эффектами?» что не является целью такого рода теоретической работы; и (3) мой опыт работы с конденсированными средами ставит меня в противоречие с физикой высоких энергий в целом и теорией струн в частности.

Первое, что я могу вам сказать, это то, что это исследование не является откровенным материалом для чудаков. Дело не только в том, что PRL является стандартным журналом с уважаемыми процессами рецензирования, но также и в том, что автор принадлежит к респектабельному учреждению, и большая часть статьи представляет собой дополнительный результат дополнительного результата рассуждений некоторых из наиболее известных теоретиков в области струн. теории, что является своего рода тем, как наука действительно работает на практике. (На каком-то уровне это также косвенно стимулируетпоскольку университеты сейчас очень заинтересованы в количестве публикаций и количестве цитирований, что приносит больше пользы небольшим дополнительным публикациям, чем чему-либо крупному или революционному.) Если люди говорят вам: «Джулиан Соннер не знает, о чем говорит!» вам нужно быть очень осторожным, чтобы сначала убедиться, что вы судите, знают ли эти люди, о чем они говорят!

Второе, что я могу вам сказать, это то, что это исследование связано с двойственностью AdS/CFT, поэтому червоточины, которые оно описывает, не являются червоточинами в реальном мире. Так что это немного сложно описать, но в основном идея состоит в том, что вы можете представить, что наше красивое пространство-время обернуто вокруг какого-то другого геометрического пространства; наше «пространство-время Минковского» является границей этого «пространства анти-де-Ситтера» (отсюда AdS), которое часто называют «массой». Тогда конформную квантовую теорию поля (КТП) на нашей границе можно понимать как теорию струн внутри объема. Этот конкретный подход связан с наиболее известной двойственностью AdS/CFT, называемой 4SYM, что означает «суперсимметричная теория Янга-Миллса с 4 суперсимметриями», и он явно не включает гравитацию в свое моделирование.

Вы можете задаться вопросом: «Какого черта вы хотите это сделать?» а ответ в основном в том что получается иногда у вас нет закрытой формы на сумму например если вы не знали что$1 + x + x^2 + x^3 + x^4 + \dots$сходится к$1/(1 - x)$для$-1 < x < 1.$Возможно, вы даже не сможете определить закономерность для всех коэффициентов; в этом случае это тривиально все 1, но, возможно, вам придется в основном проанализировать все возможные диаграммы, которые имеют$m$узлы, ребра которых окрашены определенным образом, так что узлы соединяются по определенным правилам; и единственный способ, которым вы можете это сделать, это просто: «Я собираюсь нарисовать эти графики от руки и/или попросить компьютер помочь мне:» и тогда у вас не будет красивой закрытой формы, у вас будет просто большой сложный сериал. Ну, вы можете грубо сказать, что только первые 5, 10 или 20 имеют значение, пока$x$мало, так что давайте просто добавим их все и посмотрим, что у нас получится! В квантовых теориях поля эта проблема возникает часто и$x$является мерой того, насколько сильно две вещи «сцеплены» друг с другом. В основном оказывается, что чем сильнее связь в области КТП, тем слабее взаимодействие в области AdS, так что вы можете получить очень хорошие результаты, суммируя ряды в массе для теорий поля, которые были неразрешимы, потому что они слишком сильно связаны с быть проанализированы.

На самом деле утверждение в этой статье состоит в том, что вы можете рассматривать событие рождения пары в стороне CFT (наш мир), и оно должно быть описано образованием комплементарной червоточины в стороне AdS (мир теории). Любопытно, что точно так же, как вы не можете передавать реальную информацию через квантовую запутанность, эта червоточина — особый вид червоточины , которая не позволяет проходить материи через нее. Такая червоточина, которая появляется в пространстве AdS, аналогична двум черным дырам, которые связаны в пространстве-времени таким образом, что если два человека решат направить свои космические корабли в черные дыры, они могут встретиться друг с другом в какой-то момент, прежде чем их раздавит гравитационное поле. необычность.

И третье, что я могу вам сказать, это то, что этот теоретический подход «давайте воспользуемся этой явной конструкцией, чтобы понять запутанность, такую ​​как червоточины», скорее всего, имеет некоторое теоретическое значение, но меньшее значение для эксперимента. Я немного не решаюсь сказать это, потому что AdS/CFT — это своего рода лучший гаечный ключ, который я видел из теории струн; это требует космологической позиции «давайте притворимся, что мир действительно 10-мерный с 5 из этих измерений, свернутых в компактное представление», что кажется мне набором предположений, основанных на «эта модель настолько хороша, что она должна быть точным» идея, которая никогда не работала для меня очень хорошо в прошлом, и переворачивает ее с ног на голову: «Эй, дайте мне эту теорию поля, которая у вас есть,

В этом отношении она, вероятно, гораздо ближе к милой математической идее, не имеющей реальных проверяемых последствий.

Я написал сообщение о том, существуют ли червоточины . Поэтому я оставлю часть ответа на этот вопрос там.

Сасскинд утверждал, что запутывания и непроходимые червоточины имеют своего рода эквивалентность. Эта эквивалентность относится к черным дырам, где на диаграмме Пенроуза области I и II связаны с одним и тем же внутренним пространством черной дыры. Фактически диаграмма Пенроуза говорит о том, что в этих двух областях есть черные дыры, запутанные друг с другом.

В некотором смысле черная дыра — это непроходимая черная дыра. Я имею в виду приведенную выше диаграмму, которая представляет собой конформную диаграмму Пенроуза для черной дыры. В областях I и II находятся гиперболы, представляющие постоянное радиальное положение наблюдателя. Красный кружок — это виртуальная флуктуация частицы, которую наблюдатель на постоянном радиальном пути мог бы наблюдать за появлением из прошлого или горизонта белой дыры, а затем с приближением к горизонту черной дыры. Круг определяет$e^{2\pi iH/g}$для квантового поля с$g~=~c^2/\rho$по постоянной радиальной траектории с$\rho$. Черная дыра с расщепленным горизонтом представляет собой две запутанные черные дыры в области I и II. Испускание излучения Хокинга, изображенное здесь в виде двух точек, соединенных красным сегментом, переносит часть этой запутанности в две области. Новый горизонт событий виден как две гиперболические траектории синего цвета. Тогда две черные дыры больше не будут полностью запутаны.

Это еще одна иллюстрация того, как пространство-время строится из запутанностей. Рамсдонк проиллюстрировал это в статье http://arxiv.org/abs/1005.3035 . Эта презентация не дает динамики того, как Большой взрыв порождает пространство-время, но она иллюстрирует, как пространство-время является эмерджентной эпифеноменологией квантовой механики. Я использую черную дыру как своего рода теоретическую лабораторию, которая может каким-то образом стать экспериментальным объектом.

Теперь предположим, что я нахожусь в области I и у меня есть частица, испускаемая излучением Хокинга (красная точка на моей стороне, область I), и эта частица находится в состоянии$\psi~=~\sum_n\chi_n$. Затем я открываю червоточину в область II, которая из-за горизонта недоступна обычными средствами, хватаю другую частицу и переношу ее в область I. Теперь у меня есть две частицы, которые из-за их запутанности неразличимы и, таким образом, являются дубликатами. . Я закрыл государство на своей стороне области I.

Теорема клонирования говорит, что если у меня есть состояние$\psi$клонировать это так$\psi~\rightarrow~\psi\psi$приводит к несоответствию. Позвольте мне написать$\psi~=~a|a\rangle~+~b|b\rangle$. Для простоты я рассматриваю его с двумя базовыми элементами. Мое дублирование означает

$$\psi~\rightarrow~\psi\psi~=~aa|aa\rangle~+~ab|ab\rangle~+~ba|ba\rangle~+~bb|bb\rangle.$$ Однако дублирование также может означать просто $a|a\rangle~\rightarrow~aa|aa\rangle$и $b|b\rangle~\rightarrow~bb|bb\rangle$и у меня нет «терминов ab и ba». Таким образом, нет единого способа клонирования или ксерокса. Это также означало бы, что я могу найти скрытую переменную, лежащую в основе запутанности. Таким образом, кажется, что червоточины сталкиваются с некоторыми проблемами с квантовой физикой. Кроме того, перспектива того, что пространство-время сплетено квантовыми запутанностями, по-видимому, предполагает, что изменение пространственной топологии и клонирование квантового состояния с помощью унитарных средств — это одно и то же.

Однако мы можем придумать «близкие клоны» квантовых состояний. Был определенный интерес к этому. Тогда пространственно-временное соответствие будет некоторой квантовой деформацией топологии, наложенной на базовую топологию. Переход, вероятно, не может быть полным, но могут быть некоторые квантовые флуктуации или когерентные эффекты, которые означают, что топология пространства может иметь небольшую квантовую амплитуду для другой топологии. Полное или классическое изменение топологии потенциально равносильно идеальному клонированию квантового состояния. В некотором смысле это «квантово-логическая» причина того, почему скорость света является своего рода абсолютным пределом.

Таким образом, червоточина не передает информацию из области I и II, так же как запутанность не передает сигнал быстрее скорости света. Черная дыра или непроходимая червоточина с мостом Эйнштейна-Розена не создают многосвязного причинно-следственного пути в пространстве. Это похоже на теорему о неклонировании квантовой механики.

Нет, статья о запутанности неверна; запутанность не предполагает общения.

(Проходимая) червоточина позволяет отправлять через нее вещи .

Предположим, что Алиса и Боб встречаются и делят запутанную пару Беллов . Затем они разделяются световыми годами и сохраняют свои частицы. Эти частицы по-прежнему запутаны (если их не «слишком сильно» побеспокоить за годы космического полета, что является инженерной задачей, но не невозможной физически).

Соединяет ли червоточина Алису и Боба? Не тот, который можно использовать для отшлифовки любой массы-энергии или информации из-за надоедливой теоремы об отсутствии связи . Итак, что означает запутанность? Они по-прежнему могут использовать его, чтобы помочь координировать свои действия без общения, которое использует запутанность в процессе. Из-за отсутствия связи не имеет значения, Алиса или Боб первым измеряют свою частицу; если они разделены пространством, то не определено, кто вообще первый!

Популярные статьи, конечно же, достоверно ошибаются :

Но что позволяет частицам мгновенно обмениваться данными — и, казалось бы, быстрее скорости света — на таких огромных расстояниях?

Приведенная выше цитата неверна и не отражает захватывающую тонкость запутанности «координация без общения».

Считается, что создать червоточину в реальной жизни невозможно, потому что для этого потребуется особая отталкивающая отрицательная масса . Лучшим кандидатом для этого является эффект Казмира , который создает крошечные карманы отрицательной энергии. Однако потребность в гораздо большем количестве положительной энергии поблизости, вероятно, разрушает любую попытку создания червоточины.

Нелокальность запутанности экспериментально еще не доказана полностью вне всяких сомнений/лазеек. Хотя это должно быть доказано математически. Нелокальность корреляций запутанности еще недостаточно изучена. Все усилия направлены на доказательство нелокальности с помощью неравенства Белла. Неравенства Белла недостаточно для доказательства нелокальности. Все, что он может доказать, это то, что статические скрытые переменные (в запутанной паре) не способны создавать различные виды корреляций.

Взяв пример идеального антикоррелированного состояния Белла, корреляции таковы:

1) 100 % антикорреляция

2) Результат 50/50 при многократном измерении частицы под любым углом.

3) Одинаковое вращение (оба вверх или оба вниз) SQ(sin(A/2)) раз при измерении под относительным углом A снова и снова.

Так что сравнение (даже если червоточина действительно существует) не может дать никакого реального результата.