Un experimento de pensamiento, el uso de quantum entanglement en su posición y sus efectos

Question

Considerar que tenemos dos átomos de $a$$b$. Están enredados el uno con el otro en la posición y el momentum, con algunos wavefuction describe en la posición del espacio que es $\Psi(x_a, x_b)$. Esta inicialización de la enredados estado se logra, como se describe en este documento: http://arxiv.org/abs/quant-ph/9907049

Podemos capturar átomos poniéndolos en un oscilador armónico potencial con láseres y conseguir que ambos se enredan con los métodos descritos por el papel que hizo referencia anteriormente, y mediante el uso de una degenerada paramétrico óptico amplificador (NOPA) como el enredo de la fuente.

Por lo que puedo entender, podemos pensar que cada partícula tiene su propio eje local y separados por arbitraria en el mundial de distancia. También vamos a considerar sólo una dimensión, la $x$-dimensión, para mantener las cosas simples.

Decir aplicamos la posición del operador, $\hat x_a$ a de la partícula $a$ y teniendo en cuenta que fue en un oscilador armónico potencial, $V$, vamos a obtener una sola medición $x_a$. Si hubiéramos de forma idéntica, o tan cerca como podemos, preparado de sistemas y se aplicó el mismo operador, o de medición, varias veces por un conjunto de enredados pares, y ponemos todas estas medidas, entonces nos gustaría obtener la distribución de probabilidad o el "estado cuántico de posición" de atom $a$. Esencialmente, hacemos estado cuántico de positrones. Refiriéndose a la figura que he adjuntado, he hecho un escenario en el que el átomo pasa a ser entre el $x$ = -4 y 4 con unidades arbitrarias con respecto a su eje local.

Los átomos de $a$ $b$ debe ser más o menos tienen la misma distribución ... porque cada medición de posición para cada enredados par en el conjunto debe yeild $x_a = x_b$ con respecto a sus ejes locales ... porque esto es lo que significa ser enredado. (Se necesita un cheque aquí)

Ahora, veamos una de dos conjuntos de átomos llamados $A$$B$. Están separados en el Laboratorio de Un Laboratorio y B. se enreda de tal manera que se obtenga la misma distribución si la posición se mide en cualquiera de los laboratorios.

Sabemos que, dado un cierto potencial, vamos a obtener una característica de la distribución a la hora de cuantificar el conjunto. Básicamente, la aplicación del operador, $\hat x$, y el potencial, $V_0$, va a producir una distribución diferente de $\hat x$, y el potencial, $V_1$, lo que los potenciales tal vez. (Se necesita un cheque aquí)

También sabemos que si nos aplicamos $\hat x$, y el potencial, $V_0 + V_1 = V_2$, también se producirá una distribución diferente, diferente de lo $\hat x$, y el potencial, $V_0$ o $\hat x$, y el potencial, $V_1$, solo. (Se necesita un cheque aquí)

El científico en Un Laboratorio ha conjuntos de $A_1, A_2, A_3, ... $ y un científico en el Laboratorio B ha conjuntos de $B_1, B_2, B_3, ... $. Ensemble $A_1$ se enreda con la $B_1$, $A_2$ con $B_2$, $A_3$ con $B_3$, y así sucesivamente.

Los científicos escoge solicitar la $V_0$ $A_1$en su "local", Nota esto es en realidad la aplicación de a $\Psi(x_a, x_b)$, debido a que el conjunto se enreda. Los científicos salta ensemble $A_2$ y escoge solicitar la $V_0$$A_3$, etc. Científico B se aplica $V_1$ ciegamente a todas las agrupaciones $B_1, B_2, B_3, ...$ al mismo tiempo acordado de antemano con relojes sincronizados

La distribución científico B debe obtener es el lado inferior derecho de la figura siguiente: (Nota, yo la formas de distribución. Ellos sólo se muestran para ser diferentes, para argumentar o explicar el experimento.)

La deducción lógica basada en mi conocimiento previo y la instalación, si su consistencia es que uno puede enviar un mensaje usando conjuntos de enredados átomos, sincronizados los relojes, y las medidas simultáneas en un determinado plazo de tiempo convenido de antemano.

Si Un científico quiere enviar un mensaje a científico B, entonces él o ella puede elegir que los conjuntos a aplicar $V_0$ a y, a continuación, científico B ciegamente aplicar$V_1$, independientemente de lo que los científicos hicieron. Científico B sabría lo que los científicos enviados debido a que ambos estaban aplicando sus respectivos potenciales, al mismo tiempo, a la misma compartido o enredarse sistema, $\Psi(x_a, x_b)$, dando lugar a la característica de las distribuciones que pueden ser asignados a "1" "0" "1".

¿Esta propuesta de un experimento de pensamiento, tienen una mayor defecto? Si es así, donde? (Primera violación es, obviamente, FTL intercambio de información. Parece que la violen, pero ¿dónde?)

Answer 1

Has malentendido completamente el impacto de la adición de un potencial de un enredados estado.

Los átomos a y b debe ser más o menos tienen la misma distribución ... porque cada medición de posición para cada enredados par en el conjunto debe yeild $x_a=x_b$ con respecto a sus ejes locales ... porque esto es lo que significa ser enredado. (Se necesita un cheque aquí)

Sólo quiero señalar aquí que el entrelazamiento no necesariamente significa que el 2 distribuciones son iguales. Usted podría tener 2 perfectamente idénticos a los estados que están enredados, como usted podría tener 2 perfectamente idénticos a los estados que no se enreda. También, usted podría también tener 2 completamente diferentes estados y que tienen ellos enredarse. Qué enredo significa es que usted encontrará que hay una correlación entre las 2 mediciones, no es que los 2 tienen una distribución similar. Tomemos un ejemplo sencillo que no requiere la más mínima poco de matemáticas para entender. Imagina un spin 0 partícula decae en 2 partículas de espín 1/2. Los estados de describir estos 2 partículas son ahora enredado, porque todo lo que girar uno es, el otro debe ser el opuesto, de modo que la suma total es 0. Tenga en cuenta que ambos tienen la misma distribución. En otras palabras, si yo hiciera cuántica de la tomografía por tanto, me gustaría encontrar a que ambas están girar la mitad del tiempo, y girar hacia abajo la mitad del tiempo. Pero no es por eso que me dicen que están enredados. Están enredados porque para cada medición, en los estados de ambos están correlacionados. En otras palabras, están enredados porque medir el spin de una partícula implica el giro de la otra. Esto es debido a que el mecanismo físico que producen estas 2 partículas de tal forma que la suma total de sus tiradas debe ser 0. En otras palabras, si uno es de spin 1/2, el otro es el spin -1/2, y viceversa. Es importante mantener este mecanismo en la mente para entender el siguiente error que ha cometido.

Los científicos escoge solicitar la $V_0$ $A_1$en su "local" de la zona, tenga en cuenta que esto es en realidad la aplicación de a $\psi(x_a,x_b)$, debido a que el conjunto se enreda.

Esto es técnicamente cierto, pero no significa que lo que usted piensa que significa. Asegúrese de aplicar el $V_0$ en el laboratorio de $A$ afecta a $\psi(x_a,x_b)$, pero sólo porque la partícula a es parte de ese sistema. De hecho, es también parte de la $\psi(x_a,x_c)$ donde C es cualquier otra partícula en el universo, pero de nuevo sólo porque la partícula a es parte de ese sistema. Eso no significa que necesariamente afecta a la partícula B, incluso si están enredados. En otras palabras, si $\psi(x_a)$ cambios, luego de curso $\psi(x_a,x_b)$ cambios, porque es parte de ella. Pero eso no quiere decir $\psi(x_b)$ cambios. En realidad no es así. ¿Por qué ? Recuerde, las dos partículas están enredados debido a un mecanismo físico enredados en ellos. Para entender el significado de esto, volvamos a nuestro spin ejemplo.

En primer lugar recordar que debido a que el 2 de partículas de enredarnos implica que si medimos Un ser espín 1/2, entonces B debe ser spin -1/2, y viceversa, de modo que el giro total es 0. Ahora, digamos que aplica un potencial de Una partícula que se añade 1 a su tirada (si esto es o no es fácilmente factible es irrelevante aquí, sólo entretener a los hipotéticos). ¿Por qué en la tierra que afectan a la partícula B ? Usted podría pensar: "bien, porque iba a cambiar el giro de la partícula B, así que ya que están enredados !". No, y aquí es por qué. De nuevo, recuerde que a y B están enredados porque hay una razón física para el giro total a 0. Si algún otro mecanismo físico cambió el spin de Una partícula, entonces tendría que ser de alguna manera la transferencia de este giro desde algún lugar (en el que es sólo dependen del mecanismo físico que utilizamos para cambiar el giro), y así perdemos la condición de que el giro de Una + giro de B es 0. En su lugar, ahora es el giro de Una + giro de B es 1. Los dos todavía están correlacionadas, y la única cosa que mi mecanismo físico (el equivalente a $V_1$ en el ejemplo) fue el cambio de la correlación. Ahora es que si he medido Un ser spin 3/2, entonces B debe ser spin -1/2, y si es Un spin 1/2, entonces B debe ser de spin 1/2. Y así, como he dicho, hemos cambiado la correlación. Recuerde, el enredo es nada más ni nada menos que la correlación. Y ahora, el razonamiento habitual se aplica por qué esto no permite la comunicación FTL. B no sé si se aplica un potencial o no hasta que él usa algunas tradicionales (velocidad de la luz) la comunicación para buscar en las mediciones de A. La distribución de la vuelta para la B sigue siendo el mismo, de cualquier manera, de la misma manera por cualquier otro potencial que se aplica a A. un potencial sólo afecta a la relación de valor de las 2 distribuciones, pero en realidad no cambiar la distribución B. El mismo razonamiento se aplica un potencial que podría cambiar la posición de un espacio enredados estado.

Espero que esto te ayuda, no dude en preguntar si tiene alguna pregunta.

Answer 2

Su experimento tiene un fallo importante. De acuerdo a la mecánica cuántica en cualquier medición de dos separados espacialmente los átomos a y b, ¿qué sucede con b no tiene absolutamente ningún efecto en las probabilidades de medición de resultados en la b. Yo no voy a trabajar fuera exactamente lo que el error es en el experimento propuesto, pero acaba de indicar por qué la teoría cuántica las normas de FTL comunicación.

Antes que yo que te voy a dar una descripción más precisa de enredo que usted dio. Qué tipo de cosa que usted tiene que explicar para entender lo que está pasando en un enredo experimento? Los problemas a menudo se ven un poco como esta.

(1) No son observables en a y B, llamar Acorr, Bcorr de tal forma que si se comparan los resultados de las mediciones después de que se han completado y la información sobre los resultados de la medición ha sido transmitido a la misma ubicación, se encuentra que no están correlacionados. Así que podría ser que si eres de medición de electrones de espín de las tiradas serán opuesto con probabilidad 1, o con una cierta probabilidad de que difiere de 1/2 cuando se comparan.

(2) No son observables en a y B, llamar Anoncorr, Bnoncorr de tal forma que si se comparan los resultados de las mediciones después de que se han completado y la información sobre los resultados de la medición ha sido transmitido a la misma ubicación, se encuentra que no están correlacionados. Así que podría ser que si eres de medición de electrones de espín de las tiradas serán opuesto con una probabilidad de 1/2 y el mismo con una probabilidad de 1/2.

(3) Hay casos intermedios. Y en general las correlaciones son tales que no coincida con lo que usted haría si usted tuvo dos sistemas representados por las clásicas de las variables estocásticas.

Puede haber complicaciones debido a un error de medición o lo que sea en la evaluación de los resultados de un experimento en particular. También se puede llegar con las fórmulas de cómo, precisamente, las probabilidades de coincidencia de diferir dependiendo de las características observables de que usted escoja. El problema básico es que la probabilidad de ver las correlaciones cuando se comparan los resultados, difiere de lo que se puede esperar de un local usando teoría clásica de las variables estocásticas. Los experimentos de encontrar este tipo de correlaciones, pero de ello no se sigue de las correlaciones que la mecánica cuántica no es local. No importa lo que la medición se haga en el sistema b, usted no puede saber lo que se ha hecho al sistema.

¿Qué ocurre cuando b se mide? El aparato de medición se diferencia en varias versiones, cada una de las cuales ha grabado uno de los resultados posibles. Los registros de las mediciones en una correlación con los registros de medición en b cuando la medición se comparan los resultados debido a que el decoherent los sistemas que llevan la medición de los resultados también se llevan localmente inaccesible la información. Sus características observables dependen de lo que Bob ha medido, pero la expectativa de los valores de los observables no dependen de la medición, ver

http://xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/9906007

http://arxiv.org/abs/1109.6223.

Estas transferencias de información tenga lugar íntegramente local y no puede tener lugar en cualquier otra manera, porque el subyacente de las ecuaciones de movimiento son locales. La mecánica cuántica no es no-local, las normas de la no-localidad. A veces la gente se confunde con esto porque creen en algo que se llama colapso de la función de onda. Ellos piensan que cuando hacen una medición de sólo uno de los resultados que sucede, pero en realidad todos los resultados suceder y cada versión de el observador ve sólo uno de ellos como resultado de la decoherencia. El experimento no producirá FTL comunicación debido a que los sistemas cuánticos se rigen por el local de las ecuaciones de movimiento.

Answer 3

Puedes describir un protocolo de comunicación de la explotación de EPR/Bell-tipo de configuraciones. Si entiendo su protocolo correctamente, que prevén un 'stream' de enredados conjuntos, y preagreed las mediciones que se realizan en cada uno de los bloques de la secuencia para producir un 'poco'. Hay varias maneras en que podemos hacer esto: uso potencial de oscilador armónico. Bien. Podríamos hacer el clásico de $x$ vs $z$ spin, o varias otras medidas.

Se preguntan dónde FTL intercambio de información se lleva a cabo. Voy a asumir, aunque no parece que especificar, que sus dos partes se encuentran en spacelike de separación (una mayor y más específica restricción de que el mero hecho de ser "separado"), y que la velocidad de la 'transmisión' es tal que implica la no-localidad. En última instancia, el análisis de su protocolo, se descompone en un análisis estándar de los experimentos de Bell.

Este llegará a su interpretación de la mecánica cuántica. Esto no es cierto debate, pero es evidente que algunas posiciones son más sostenible que otros. En un 'ingenuo' interpretación de Copenhague, no es FTL intercambio de información. Este es el punto entero de la de Einstein-Podolsky-Rosen paradoja (su argumento era que QM no podía ser completo, porque las violaciones de los locales de realismo eran físicamente inaceptable). Bell construyó en esta demostrando que no podía ser explicado por variables ocultas locales; probablemente podemos ignorar Bohm en esta etapa. Alanf dio una buena-y estridente -- análisis desde una posición heredada de Everett (+1). Voy a mirar en la interpretación relacional.

La decoherencia plantea problemas de su protocolo, tanto como para muchos de información cuántica tipo de ideas. La lucha es conseguir un poco de manera de aislar los sistemas, de modo que no decohere. Supongamos que usted ha hecho esto (no trivial de la tarea).

Luego tenemos el problema de la verificación de que el intercambio de información se ha mantenido la integridad: es decir, que lo que B recibe en realidad corresponde a lo que es Un enviado. ¿Cómo hacemos esto? Bien, tendría que 'cumplir': no necesariamente en persona, pero sus conos de luz tendría que cruzan en alguna forma; correo electrónico será suficiente. Por lo tanto no es posible afirmar, con certeza, que en su intercambio de información se ha llevado a cabo con integridad hasta que las restricciones de nuevo aplicables. Y, como por arte de magia, nos encontramos con que lo hace; a y B estarán de acuerdo. Podríamos argumentar que nos podía tener la certeza de que, si aceptamos que nuestra teoría da una consideración adecuada de el mundo; pero el punto es que en realidad no podemos comprobar la teoría hasta que lo hemos confirmado, a través de un canal alternativo, que nuestros resultados son lo que la teoría predice (o falsifican la teoría, o corroborar, o cualquiera que sea tu filosofía de la ciencia dice que es la mejor manera de acercarse a él).

Esto no quiere decir que debemos dudar de la validez de la teoría subyacente, o que tenemos razón para creer que las medidas que, por alguna razón, no se corresponden (por el contrario, múltiples Bell tipo de experimentos sugieren que hacer, y Zeilinger del trabajo extendido que a tres GHZ enredos). Más bien, se implica fuertemente que la teoría subyacente, nos está diciendo algo acerca de local realismo...es decir que atribuir objetivamente definido (no relacional) a los estados a sistemas cuánticos en spacelike separación es no físico; tienen que ser dado 'en relación a' otro sistema. Para mayor brevedad, este documento entra en mucho más detalle en el análisis relacional de la EPR. Da un muy hipotético experimento mental de estilo explicación, pero uno que es (en mi opinión) analíticamente válido, con no "espeluznante acción a distancia". Esto no es exclusivo de la idea de la decoherencia, sino más bien una interpretación diferente de la misma en el límite; la mayoría de la decoherencia ni siquiera enfoque de este tipo de escenarios, pero es más bien ¿por qué la luna es ahí cuando no estoy mirando; sistemas cuánticos fuga de información en el mundo. La diferencia entre este y Everett basado en interpretaciones es que donde se dice que "todos los estados, individual descripción', la interpretación relacional dice "solo estado con relación a una sola observador, y en última instancia, todo será coherente'. Elige tu veneno, el asunto no está resuelto, y esto probablemente no es un foro para discutir cual es mejor (filosofía, en realidad, no es la física, como empíricamente que no pueden distinguirse).

Así, la FTL cuestión no está clara. Puede ser que lo que está ocurriendo, pero la mayoría de las interpretaciones modernas diría que no lo es. Pero EPR/Bell fenómenos ciertamente, se han demostrado experimentalmente a suceder.

En resumen: ¿su experimento propuesto se corresponden con el EPR/tipo de Campana escenarios para la transmisión de la información: sí, en principio, si se pudiera construir las mediciones que satisfacer su $V_0 + V_1 = V_2$ de los criterios. Existen otras mediciones de todos modos que permitan esencialmente el mismo protocolo, es decir, B realiza una medición constante de los resultados de los cuales parecen ser afectados por una medición elegido por Una (por ejemplo, la B siempre las medidas de spin a lo largo de $z$, y Una de las medidas de girar en un ángulo diferente sólo para los conjuntos de $A_1, A_2, A_3 \dots$ quiere ser '1' bits, por lo tanto, B es la distribución para cada conjunto difiere dependiendo de si Una medida o no, debido a que el giro total de cada singlete par siempre es 0). Qué significa FTL comunicación? Depende de su interpretación de la mecánica cuántica, pero no hay ninguna razón por la que debería.