Снова про квантовую запутанность

[Vit Nhoc]

Возникла такая задача: на пальцах объяснить знакомым, что такое квантовая запутанность и что в ней загадочного.
Загадочность квантовой запутанности можно сформулировать так: с одной стороны, она не позволяет передавать информацию, а с другой стороны, её нельзя назвать полным отсутствием какой-либо связи или взаимодействия. Но это слишком поверхностное и простое объяснение.
Для меня квантовая запутанность - это прежде всего корреляция. Кажется есть такая интерпретация. Если мы имеем два запутанных фотона, A и B, мы можем измерить спин каждого из них (либо +1 либо -1), и всегда, если у одного будет спин +1, то и у другого такой же, а если у первого -1 то и у второго -1. Но тут получается что просто у обоих из них изначально были равные спины, и не видно особой загадочности. Я уверен что про квантовую запутанность можно сказать ещё что-то, привести какие-то аналогии или примеры.

[Sartorius84]

Насколько я понимаю,при наблюдении состояния одной из запутанных частиц, суперпозиция волновых функций, которая представляла эту систему, переходит в чистое состояние. Причем параметры волновых функций, соответствующих каждой частице, оказываются строго связаны. Это непренебрежимо малое воздействие наблюдения, такое же как в случае классического эксперемента с вырождением интерференционной картины при регистрации позиции пролетающих частиц, в этом и есть физический смысл. Любые аналогии из классической физики не подходят и на пальзах объяснить вряд ли получится.

[Гесс]

https://bash.im/quote/445001

[madschumacher]

Для меня квантовая запутанность - это прежде всего корреляция. Кажется есть такая интерпретация. Если мы имеем два запутанных фотона, A и B, мы можем измерить спин каждого из них (либо +1 либо -1), и всегда, если у одного будет спин +1, то и у другого такой же, а если у первого -1 то и у второго -1.

Гесс уже это сказал, но это и есть правильная интерпретация. Банальная, скучная, но правильная. Только с поправкой на то, что в экспериментах чаще всего противоположные спины у электронов (и поляризации у фотонов), но это чисто технический аспект.

Но тут получается что просто у обоих из них изначально были равные спины, и не видно особой загадочности.

Опять же (как в примере Гесса), в этом и фишка, что изначально у них спины не определены, фиксирован только суммарный спин (процедурой приготовления).
Грубо говоря: суммарный спин 0 можно получить как ↑↓ и как ↓↑, и до измерения у Вас вероятность получить одну из этих комбинаций ровно 50%.

[Гесс]

Если у меня и на Плутоне есть по ящику с запутанными котами шредингера, и я могу приоткрывая щелочку оценить состояние своего кота - я могу использовать систему для мгновенной передачи информации.

[Vit Nhoc]

Если у меня и на Плутоне есть по ящику с запутанными котами шредингера, и я могу приоткрывая щелочку оценить состояние своего кота - я могу использовать систему для мгновенной передачи информации.

Я читал похожее в Вики:

Обход классических ограничений был найден в 2006 году А. Коротковым и Э. Джорданом[51] из Калифорнийского университета за счёт слабых квантовых измерений (англ. weak quantum measurement). Продолжая аналогию, оказалось, что можно не распахивать ящик, а лишь чуть-чуть приподнять его крышку и подсмотреть в щёлку. Если состояние кота неудовлетворительно, то крышку можно сразу захлопнуть и попробовать ещё раз. В 2008 году другая группа исследователей из Калифорнийского университета объявила об успешной экспериментальной проверке данной теории. «Реинкарнация» кота Шрёдингера стала возможной. Наблюдатель А теперь может приоткрывать и закрывать крышку ящика, пока не убедится, что у наблюдателя Б кот окажется в нужном состоянии.[52][53][54]

У меня такое ощущение, что незаметно произошла глобальная революция в науке и понимании реальности. Ведь мгновенная передача информации - это то же самое, что и перемещения во времени (запутанными могут быть частицы в разных временах). Как же решается проблема парадоксов - принципом самосогласованности Новикова?

[madschumacher]

У меня такое ощущение, что незаметно произошла глобальная революция в науке и понимании реальности. Ведь мгновенная передача информации - это то же самое, что и перемещения во времени (запутанными могут быть частицы в разных временах). Как же решается проблема парадоксов - принципом самосогласованности Новикова?

<на правах бреда>
Как я понимаю, там ещё не было проверки на больших расстояниях, так что вполне возможно, что при подобных экспериментах релятивизм да вылезет где-нибудь. В частности "квантовый ластик", который там предлагается -- это локальное воздействие на систему, компенсирующее слабое измерение, и весьма вероятно, что в случае эволюции запутанного состояния придётся учитывать, расстояние, на котором находятся частицы.

[Гесс]

Ведь мгновенная передача информации - это то же самое, что и перемещения во времени (запутанными могут быть частицы в разных временах).

Во первых покажите как может быть запутана частица сегодня с частицей вчера. Мне это вовсе неочевидно.
Во вторых ну допустим они таки запутанны. И допустим открывая ящик сегодня я могу распутать ящик вчера и таким образом передать информацию из сегодня во вчера. Это уже конечно начинает понемногу крушить причинно-следственные связи, но по прежнему не является перемешением во времени. Ни я ни ящик, ни даже электрон не переносятся во вчера.

Ли Харли Освальд вечером 21 ноября пытается принять решение стоит ли ему стрелять или нет. Он рассматривает оптимистичные и пессимистичные варианты развития событий в обоих случаях но не распологает достаточной информацией. У него имеется ящик с котом шредингера запутанный с аналогичным ящиком в 2063 имеющимся у потомка Освальда (я попрежнему непредставляю как это может быть запутанно через время). Освальд знает что его потомок может оценить состояние своего кота не открывая ящик, и таким образом если потомок знает что выстрел Харли является благоприятным вариантом развития событий - то потомок может открыть ящик в тот момент когда его кот будет жив, а кот Харли соответственно мертв. Таким образом открыв свой ящик Харли моментально узнает что ему делать завтра. Более того если у Харли много таких ящиков и он тоже умеет их приоткрывать - он азбукой кошачьего морзе даже сможет послать потомкам привет. Но вот никакие физические обьекты между 1963им и 2063 не перемещаются.

[Vit Nhoc]

Во первых покажите как может быть запутана частица сегодня с частицей вчера. Мне это вовсе неочевидно.

https://www.dailytechinfo.org/news/4857 ... emeni.html

Ни я ни ящик, ни даже электрон не переносятся во вчера.

Если есть перемещение информации, то становится возможным возникновение парадокса причинно-следственной связи, а это по идее должно приводить к мистике (принцип наименьшего действия или принцип самосогласованности):

https://plakhov.livejournal.com/158735.html

[Гесс]

Во первых покажите как может быть запутана частица сегодня с частицей вчера. Мне это вовсе неочевидно.

https://www.dailytechinfo.org/news/4857 ... emeni.html

Чего то я в этом всем не понимаю. Если фотон P1 погиб, то с чем же простите запутан фотон P2?
Фотоны P3 и P4 безусловно могут быть запутаны между собой. Более того они могли родиться из запутанного фотона P2, даже до смерти P1. Но каким образом они запутанны с P1 - мне непонятно категорически.

В два ящика забегают две разноцветные кошки. Пока мы не откроем одну из коробок мы не знаем в какой коробке какая. Они запутанны. Одна из кошек рождает двух разноцветных котят и кладет их в подкоробки. Мы можем знать суммарный цвет котят, причем он даже не зависит от цвета родившей их кошки, но незнаем в какой коробке какой котенок. Котята запутаны между собой. Открытие любой из 4 коробок полностью решает одну запутанность, но не дает никаой информации о второй запутанности. И неважно откроем мы одну из первых коробок до окота или после.

[madschumacher]

Во первых покажите как может быть запутана частица сегодня с частицей вчера. Мне это вовсе неочевидно.

https://www.dailytechinfo.org/news/4857 ... emeni.html

Если приведённое там описание работы верно, то ничего особенного там нет: то, что запутали пару фотонов с фотоном с известной поляризацией, не приводит ни к какой передачам информации в прошлое. Нет никакой "мистической связи с погибшим фотоном", там был фотон с известной поляризацией.

Если есть перемещение информации, то становится возможным возникновение парадокса причинно-следственной связи, а это по идее должно приводить к мистике (принцип наименьшего действия или принцип самосогласованности):

Ну дык нет никакого мистического перемещения информации, нарушающего принцип причинности. Парадокс и чудо квантовой механики в том, что она позволяет нелокальность и одновременно сохранение принципа причинности, пока что не обнаружено обратного.

[madschumacher]

Чего то я в этом всем не понимаю. Если фотон P1 погиб, то с чем же простите запутан фотон P2?
Фотоны P3 и P4 безусловно могут быть запутаны между собой. Более того они могли родиться из запутанного фотона P2, даже до смерти P1. Но каким образом они запутанны с P1 - мне непонятно категорически.

Там запутывают P2 с P3 и P4, а у P2 известное состояние, поскольку поляризацию P1 уже измерили. Если там правильное описание эксперимента, я не очень доверяю изданиям, которые не дают точную ссылку на первоисточник.

[Гесс]

Если есть перемещение информации, то становится возможным возникновение парадокса причинно-следственной связи, а это по идее должно приводить к мистике (принцип наименьшего действия или принцип самосогласованности):

https://plakhov.livejournal.com/158735.html

Рассказ прикольный, как я и писал выше - передача информации в прошлое дает возможность менять будущее и крушить причинноследственные связи, но концепция мультивселенных и так напрямую связана с квантовой запутанностью, даже без запутывания во времени. А путешествий во времени это не дает никоим образом.

[Гесс]

Чего то я в этом всем не понимаю. Если фотон P1 погиб, то с чем же простите запутан фотон P2?
Фотоны P3 и P4 безусловно могут быть запутаны между собой. Более того они могли родиться из запутанного фотона P2, даже до смерти P1. Но каким образом они запутанны с P1 - мне непонятно категорически.

Там запутывают P2 с P3 и P4, а у P2 известное состояние, поскольку поляризацию P1 уже измерили. Если там правильное описание эксперимента, я не очень доверяю изданиям, которые не дают точную ссылку на первоисточник.

Как то мне это запутывание трех фотонов не нравится. Даже если состояние P2 неизвестно. Суммарное свойство двух запутанных частиц я понять могу, а вот для трех у меня как то несрабатывает.

Кошка всегда рождает 2 котят, одного черного одного белого, независимо от цвета кошки. Если мы обсуждаем суммарный цвет во второй коробке то он либо темносерый либо светлосерый, причем мы этого незнаем до открытия первой коробки. Независимо от цвета кошки в коробке 1, в подкоробке 2.1 может быть как белый так и черный котенок. Где запутанность на межкоробочном уровне?

Кстати статья скорее всего https://journals.aps.org/prl/abstract/1 ... 110.210403

В английском популярном описании https://singularityhub.com/2018/02/02/y ... gled-time/ есть фраза отсутствуюшая в русском: Photon 3 was then measured along with the itinerant photon 2 in such a way that the entanglement relation was ‘swapped’ from the old pairs (‘1-2’ and ‘3-4’) onto the new ‘2-3’ combo (step IV). Вот это какая то очень черная магия - из коробки 2 была мистическим образом достана кошка и котенок разных цветов.

[Гесс]

Но даже эта магия не помогает запутанности нифига.
Рассмотрим поочередно сиутации с временем смерти первого фотона.
1) он умер до схлопывания P2-P3 - Мы точно знаем с этого момента состояние P2, фотоны P3 и P4 запутанны и нам ничего не известно, после того как P2 мистически схлопнется с P3 - мы в тот же момент знаем состояние P4.
2) он еще жив после схлопывания P3-P4 - мы имеем два спутанных фотона P1 и P4 и узнаем полную информацию об обоих после смерти любого.

Кстати мистическое схлопывание защищает систему от того что обсуждали в комментариях русской статьи - клонирование квантовой информации невозможно, чтобы спутать P1 и P4 авторам приходится пожертвовать спутанным с P1 фотоном P2

[kbob]

"Модель носков" не объясняет одной важной вещи, почему иногда запутанное состояние энергетически выгодно.
По определению запутанное состояние нельзя факторизовать.

В молекуле водорода основное энергетическое состояние можно факторизовать с высокой точностью

Ψ_HF(R) = ψ_1s(r1) • ψ_1s(r2)

а при удалении атомов на расстояние основное состояние лучше описывается решением CASSCF(2,2), которое не факторизуется и является более энергетически выгодным.

[madschumacher]

По определению запутанное состояние нельзя факторизовать.

Это бред. Запутанное состояние - - это чистое состояние, поэтому его можно выбрать в качестве единственного заселённого состояния матрицы плотности, факторизовав систему (например, как для field dressed states). Нельзя факторизовать запутанное состояние только в базисе изначальных, чаще всего одночастичных, состояний.

В молекуле водорода основное энергетическое состояние можно факторизовать с высокой точностью

Ψ_HF(R) = ψ_1s(r1) • ψ_1s(r2)

А это просто неправильно. Основное состояние водорода имеет вид
Ψ_HF=( ψ_1s(r1) • ψ_1s(r2)) • (α1β2 - β1α2) /2
Т.е. факторизуема только пространственная часть, а вот спиновая - - нет. И в случае HF все так и остается: либо спиновая часть факторизуема, либо пространственная.

[kbob]

По определению запутанное состояние нельзя факторизовать.

Это бред.

Да, слажал. Простите.

[madschumacher]

Бывает со всеми

[Vit Nhoc]

https://bash.im/quote/445001

Цитата по ссылке:

Не не совсем так. Листочки заранее пустые, в том и мозговзрывательность.
Тут скорее можно сравнить с парой дешёвых носков. С завода оба носка в паре приходят абсолютно одинаковыми, но когда вы натягиваете один носок на левую ногу, второй автоматически становится правым) Причём моментально, независимо от расстояния между вашими ногами. Но передать носок к правой ноге вы должны классическим образом, т.е. медленнее скорости света.

Можно ли как-то это проиллюстрировать на примере квантовой криптографии? Вроде того что если злоумышленник подсмотрит листочек, листочки у Алисы и Боба станут заполненными и они как-то это узнают?