Gildia Nauki Popularnej (www.nauka.gildia.pl) > Forum Nauki Popularnej

Splątanie kwantowe przesłane wstecz w czasie

(1/2) > >>

haael:
Od dawna było wiadomo, że mechanika kwantowa daje przewidywania sprzeczne z intuicją. Niedawno dokonano eksperymentu, który jest w stu procentach zgodny z tą teorią, ale stawia jeszcze więcej znaków zapytania.

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0409093

Splątanie to najbardziej "ezoteryczna" część mechaniki kwantowej. Gdyby go nie było, dałaby się ona sprowadzić do mechaniki klasycznej. W latach '60 John Stewart Bell udowodnił (matematycznie) twierdzenie noszące jego nazwisko, któte stwierdza co następuje:

Jeżeli
a) świat na podstawowym poziomie jest klasyczny (realizm lokalny)
b) nie można przesyłać sygnałów z prędkością nadświetlną (lokalizm)
c) nie można podróżować w czasie (przyczynowość)
to
wyniki dostatecznie odległych eksperymentów będą nieskorelowane.

Następnie wykonał serię eksperymentów, które pokazały, że odległe eksperymenty są skorelowane. Z praw logiki możemy zatem wywnioskować, że co najmniej jedno z założeń tego twierdzenia jest fałszywe.

Najczęściej przyjmuje się, że świat jednak nie jest klasyczny, że każdy z nas jest kotem Schroedingera, że możemy przenikać przez ściany itp. Są jednak interpretacje mechaniki kwantowej, że jednak świat jest klasyczny, za to możliwa jest podróż w czasie (np. interpretacja Bohma).

Od dawna przeprowadzano eksperymenty, kiedy splątanie kwantowe było teleportowane na duże odległości w przestrzeni (z prędkością nadświetlną). Teraz mamy drugą część tej układanki, czyli teleportację splątania wstecz w czasie.

Eksperyment wygląda tak:
Mamy dwa źródła splątanych ("przestrzennie") fotonów i trzy urządzenia: detektor A, detektor B i zestaw podobny do tego, którego używał Bell w swoich eksperymentach.
Emitujemy cztery fotony, parami splątane: A1, A2, B1 i B2. Foton A1 idzie do detektora A, foton B1 do detektora B a fotony A2 i B2 do urządzenia Bella. Urządzenie Bella ma tą własność, że potrafi "splątać" dwie wcześniej niesplątane cząstki. Zatem fotony A2 i B2 staną się splątane. Ale A1 był splątany z A2 a B1 z B2. Zatem fotony A1 i B1 staną się też splątane.
Problem w tym, że decyzję o splątaniu możemy podjąć, kiedy oba fotony zostały już zarejestrowane przez detektory.

Wyobraźmy sobie: oba detektory mogą produkować wyniki nieskorelowane lub takie same. Jeżeli urządzenie Bella jest włączone, to wskazanie obu detektorów będzie takie samo. Jeżeli wyłączone, to takie samo lub różne.
I teraz: detektory wiedzą, czy w przyszłości włączymy urządzenie Bella. Powiedzmy, że włączamy je losowo, na podstawie zjawiska kwantowego. Detektory z góry wiedzą, jaki będzie wynik tego zjawiska i czy urządzenie Bella zostanie włączone i dopasują swoje wskazania.

Oczywiście to zjawisko nie może być użyte do przesłania informacji wstecz w czasie, bo teleportowana jest nie informacja, ale korelacja informacji.

Chciałoby się teraz zrobić paradoks dziadka. Jeżeli wskazania detektorów były różne, to urządzenie Bella będzie musiało być wyłączone. Możemy teraz złośliwie włączyć urządzenie, kiedy detektory dadzą taki wynik.
Niestety, mechanika kwantowa i tak sobie z tym poradzi. Otóż urządzenie Bella może być kotem Schroedingera i może być w połowie włączone a w połowie wyłączone. Jeżeli przygotujemy taki eksperyment, to urządzenie to włączy się w pewnym procencie, że fotony będą splątane "w połowie" (lub w innej proporcji). Paradoksu dziadka nie będzie a mechanika kwantowa pokaże swój kolejny sukces.

Wygląda na to, że ostatecznie musimy się pogodzić, że świat jest zupełnie inny, niż to sobie wyobrażamy.

Ijon Tichy:
Fotony mogą być splątane "w połowie" (lub w innej proporcji)?
Pytam bo nie wiem(- na ćw z kwantów nie wymiatałem). A- o ile dobrze rozumiem- to jeśli by nie mogły to byłoby dziwne, a jakby mogły, to (w sumie też byłoby dziwnie, ale) byłoby tak jak napisałeś. Tzn nie ma paradoksu dziadka. Ale tylko w opisanej przez Ciebie formie, czy jakiejkolwiek? (Std- podróżnik w czasie z pistoletem.) I kontynuując: czy to implikowałoby "zakaz" podróży w czasie?

Odnośnie założeń (a,b,c):
-a to chyba się uważa za obalone- skoro cząsteczkiki nie są klasyczne, a z nich składa się wszystko...
-b tego założenia to chyba nikt nie rusza.
-c też obalone (?)- chodzi mi o antycząsteczki. Tzn można je interpretować jako "zwykłe" cząsteczki, ale biegnące w tył w czasie. (Prawda?)

haael:

--- Cytuj ---Fotony mogą być splątane "w połowie" (lub w innej proporcji)?
--- Koniec cytatu ---
Tak, mogą. Cząstki niesplątane (nieskorelowane) dają kompletnie niezwiązane wyniki. Cząstki splątane (w stu procentach) dają wyniki skorelowane w stu procentach. Ale mogą też być skorelowane w jakimś stopniu. Pomiar pierwszej cząstki w stanie A implikuje, że druga cząstka jest w stanie B z pewnym prawdopodobieństwem. To prawdopodobieństwo to właśnie "procent" splątania.

W ogóle przeczytaj: http://pl.wikipedia.org/wiki/Zależność_zmiennych_losowych.


--- Cytuj ---Odnośnie założeń (a,b,c):
--- Koniec cytatu ---
Nic jeszcze nie obalono ani nie udowodniono. Mamy eksperyment Bella, który mówi, że jedno z tych zdań jest fałszywe, ale nikt nie wie które. Sam eksperyment Bella też jest kwestionowany.

Antycząstki można interpretować jako cofające się w czasie, ale one nie pozwalają na przesyłanie informacji w czasie. Więc nie naruszają przyczynowości.

Nikt jeszcze nie przeprowadził eksperymentu, który udowodniłby którąś z interpretacji mechaniki kwantowej.

Ijon Tichy:
Dobra, to już chyba rozumiem.
Mam jednak wątpliwości, bo nie wiem:
- co można negować w eksperymencie Bella, (tzn tyle co o tym czytałem, to wg mnie nie pozostawia wątpliwości)
- jak można uważać że cząsteczki są klasyczne.

haael:

--- Cytuj ---- co można negować w eksperymencie Bella, (tzn tyle co o tym czytałem, to wg mnie nie pozostawia wątpliwości)
--- Koniec cytatu ---
Twierdzenie Bella z filozoficznego punktu widzenia brzmi: "Jeżeli świat jest taki, jak nam się wydaje, to spełniona jest pewna nierówność". Pytanie tylko - co się nam wydaje? Bell próbował umieścić w poprzedniku implikacji "rozsądne" założenia na temat fizycznego świata. Ale może dodał tam jakieś ukryte założenie, w które wszyscy wierzymy, ale które można zakwestionować? Może cząstki nie są punktami? Może przestrzeń nie jest ciągła? Może nasz Wszechświat ma jakąś dziwną topologię? Jest mnóstwo miejsc, w które możemy jeszcze uderzyć.
W końcu być może używamy złej matematyki. Może splątanie kwantowe jest artefaktem aparatu matematycznego mechaniki kwantowej. Podobno kiedy założy się, że obserwable nie muszą być skalarami, tylko mogą być dowolnymi obiektami geometrycznymi, to twierdzenie Bella nie przechodzi.


--- Cytuj ---- jak można uważać że cząsteczki są klasyczne.
--- Koniec cytatu ---
Jest interpretacja Bohma, że funkcja falowa jest swego rodzaju pilotem, a w niej leci klasyczna punktowa cząstka. Funkcja działa na cząstkę pewną siłą i określa jej trajektorię. Niestety, siła ta czasami jest nieskończona i potrafi przyspieszyć cząstkę do prędkości nadświetlnych. Jest to teoria zmiennych ukrytych.

Ale lepsze pytanie to: jeżeli świat jest opisany mechaniką kwantową, to czemu u licha wszystko dookoła jest klasyczne?

Nawigacja

[0] Indeks wiadomości

[#] Następna strona