Kvantum információtovábbítás lehetséges?

 ( plt | 2019. február 28., csütörtök - 9:39 )

Aki kicsit mélyebben jártas a témában, kérem segítsen nekem feloldani egy ellentmondást: lehet-e kvantum-összefonódással 1 bitet átvinni, vagy sem?

1 - Nemrég jártam egy magyar fizikus előadásán, aki jelenleg is nemzetközi kvantum alapú információs projektekben vesz rész, és ilyen irányú kutatásokat végez. Tehát valószínűleg a eléggé otthon van a témában. Ő a következő határozott állító mondatot mondta: Bár a kvantum-összefonódással az információ valóban távolságfüggetlenül azonnal megjelenik a tér másik pontján, ezt nem lehet információtovábbításra használni.
Egyértelműen és határozottan kizárta annak a lehetőségét, hogy a mai ismereteink alapján fénysebességnél gyorsabban információt továbbíthassunk két pont között.
2 - Tudtommal minden első éves fizikus elvégzi a kvantum-radír kísérletet, ami egy pontján előáll a következő jelenség: két fénysugár - mely fotonjai egymással összefonódott állapotban vannak - egyikét egy távoli messzi pontban polarizálják, amire a másik fénysugár polaritása is beáll egy adott állapotba. Ezt pedig egy ernyőn kirajzolódó interferenciaképpel tudják megfigyelni. A kísérlet lényeges pontja, hogy ha a távoli pontban módosítom a polarizálást, a másik fénysugár közeli ernyőképén azonnal megjelenik a változás. Függetlenül attól, az első fénysugár útjában milyen messze van a polarizáló akadály.
Akárhogyan is nézem, ez a folyamat alkalmas 1 bit átvitelére, s a fel-felröppenő kvantum-adatátviteli kísérletek is hasonló konstrukciókat alkalmaznak, igaz ott műholdak közbeiktatásával.
De ezek szerint lehetséges a kvantum-összefonódást 1 bit átvitelére használni.
Ez azonban ellent mond az 1-es pont fizikusának állításával, aki - félő - még mindig jobban ért ehhez, mint én.
Ennek ellenére nem látom az ellentmondás okát. Nem értem, a kvantum-radír kísérlet miért nem használható egy bit azonnali továbbítására?

Hozzászólás megjelenítési lehetőségek

A választott hozzászólás megjelenítési mód a „Beállítás” gombbal rögzíthető.

Azt szokták mondani, hogy ez nem kommunikáció, nem jeltovábbitás, mert nem tartalmaz új információt. Az új információhoz "fotonokat is kell cserélni", ami igazából a kvantum-radir kisérlet felállitásakor történt meg, és nem fénynél gyorsabban. Abban is meg kell állapodni, hogy ki mér először. Tehát amennyire én értelmezem, nem magával az összefonódás idejével van gond (amit te is leirtál), hanem az összes körülötte történő mérés és egyebek lassúságával.

https://en.wikipedia.org/wiki/No-communication_theorem

De talán a lesswrong cikk beszédesebb, mert a konkrét kérdésed is benne van:
https://www.lesswrong.com/posts/DY9h6zxq6EMHrkkxE/spooky-action-at-a-distance-the-no-communication-theorem

[insert line here]
B.C. 3500 - DIY Vehicle / A.D. 30 - DIY Religion / A.D. 1991 - DIY OS

sub.

--
zrubi.hu

+1

„Függetlenül attól, az első fénysugár útjában milyen messze van a polarizáló akadály.”

Picit szkeptikus vagyok ezzel kapcsolatban. De ha majd lesz egy kísérlet, aminél ez e távolság legalább 1 fényév, akkor azonnal felül fogom bírálni az álláspontomat.

Tudtommal azért nem szokták ezt feszegetni, mert az összefonódott fotonpár megfigyelt tagja előbb csapódik az ernyőbe, mint ahogyan a másik eléri a polarizátort. És innentől mindegy, mennyit megy még a másik. Ha a becsapódás után 1 mikromásodpercel éri is el az ernyőt, már akkor is utána van.
Elvileg azzal, hogy műholdra fellövik az egyik sugarat, már megcsinálták elég "nagy" késleltetéssel is. Mondjuk én nem látok elvi különbséget a 0.1 másodperc és az 1 fényév között.
Az idokep.hu is pont ezzel a módszerrel akarja megépíteni a kvantum radar című őrületét, ami pedig már valóban fényévekben mérhető távolságokat kezelne.

„Mondjuk én nem látok elvi különbséget a 0.1 másodperc és az 1 fényév között”

Hát, az egyik idő, a másik távolság. :-)

Mondjuk nem minden nap olvasom el a témába vágó friss szakirodalmat, így nem kizárt, hogy már sikerült bizonyítani, hogy a jelenség minden határon túl független a távolságtól.

> A kísérlet lényeges pontja, hogy ha a távoli pontban módosítom a polarizálást, a másik fénysugár közeli ernyőképén azonnal megjelenik a változás. Függetlenül attól, az első fénysugár útjában milyen messze van a polarizáló akadály.

Nem jelenik meg változás azon az ernyőn.

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Quantum_eraser_experiment&oldid=883855848#Non-locality

Itt a fig 3 és a fig 4 mutatja hogy mi jelenik meg Bob ernyőjén, ha Aliz berakja a polarizáció akadályt, meg ha nem. Jól láthatóan ugyanaz.

"Egyértelműen és határozottan kizárta annak a lehetőségét, hogy a mai ismereteink alapján fénysebességnél gyorsabban információt továbbíthassunk két pont között."

na és bowdenen mechanikusan? :D

-fs-
Az olyan tárgyakat, amik képesek az mc futtatására, munkaeszköznek nevezzük.

"na és bowdenen mechanikusan? :D"

az ilyen mozgás hangsebességgel terjed.

:-)

Ha a bowdent húzod-tolod akkor a hatás azonnali, akár milyen hosszú a bowden.

Nem a drótban terjedő hanghullámokra gondoltam, hanem magának a drótnak a mozgatására. (mint pl. a biciklin a fék)...

-fs-
Az olyan tárgyakat, amik képesek az mc futtatására, munkaeszköznek nevezzük.

"Ha a bowdent húzod-tolod akkor a hatás azonnali, akár milyen hosszú a bowden."

Szerintem ezt az "azonnali" hatást át kellene gondolni hacsak nem a Nobel díjra pályázol, mert akkor persze más helyzet... :-)

A bowden amúgy is könnyen felismerhetően rossz példa, mert nagyon rugalmas. De vegyünk egy nagyon hosszú rudat, amit megmozdítasz az egyik végénél. A másiknál nem azonnal fog megmozdulni.

Ha belegondolsz, ahhoz, hogy azonnal mozduljon a másik vége is egy testnek, ahhoz tökéletesen merevnek kellene lennie. Ilyen anyagot pedig jelenleg nem ismerünk. Ha mégis talánánk ilyet, akkor a speciális relativitáselméletet kellene újragondolni.

Addig pedig maradjunk a hangsebességnél.

... tehát: ha veszek pl. 1km cérnát, kötöződrótot, stb..., középen ráteszem egy görgőre, a két végét meg kihúzom, kezembe fogom... ha meghúzom az egyik kezemmel, akkor a másik kezemben ezt kb 1 másodperc mulva fogom érezni?

/-----------------------x
|O
\-----------------------x

-fs-
Az olyan tárgyakat, amik képesek az mc futtatására, munkaeszköznek nevezzük.

... vagy inkább meg sem érzed
> Sol omnibus lucet.

Itt mintha valami olyasmi lenne a trükk, hogy ha a cérnád nagyon hosszú (és tényleg nagyon), akkor a tömege is nagyon nagy lesz, emiatt nagyon sok energia fog kelleni a megmozdításához, amit egyrészt ki sem fog bírni, másrészt ha tegyük fel mégis, akkoris az az energia egy delayjel jut el a másik végére.

Ahogy írták, a cérna végképp nem jó példa, mert a nyúlása miatt lehet, hogy meg sem fogod érezni (na jó persze, ha sokat rántasz rajta, akkor valószínűleg igen vagy elszakad :-) ).

Ettől eltekintve a kérdésedre a válasz az, hogy igen kb 1 másodperc múlva fogod érezni. (nem tudom, hogy a cérnában milyen gyorsan terjed a hang).

De ugye nem komolyan várod, hogy azonnal érezd a mozgást a másik kezeddel? Egyrészt a cérna de bármely más anyag sem tökéletesen merev, másrészt az a speciális relativitáselméletet cáfolná meg. Harmadrészt meg keress rá a weben, ilyen esetben a meglökés/rántás sebessége az adott anyagban a hangsebességgel egyenlő.

Ez komoly kérdés volt? /o\

Ez józan paraszti ész/ált sulis fizika alapján triviális. Itt lényegében lökéshullám terjedési sebességéről beszélünk, az pedig véges, sőt, kozmikus léptékekkel nézve meglehetősen lasú.

Wikipédia alapján kemény PVC-ben a transzverzális hullám terjedése kb. 1000 m/s, rugalmas cérnán, mint közegben ennél tuti lassabban halad, szóval több is lesz az 1 másodpercnél.

Egy rántás a végtelenül merev bowdenen fénysebességű hullámként futna végig. Ideális bowden viszont nincs, így azt fogod tapasztalni, hogy a rántás hulláma a fénynél valójában sokkal-sokkal lassabban fut végig, hangsebességgel.

Talán úgy könyebb elfogadni, hogy nem húzást vagy tolást képzelsz (longitudinális hullámot), hanem azt, hogy fel-le rángatsz egy végtelenül merev rudat (transzverzális hullám). Elvileg a rúdnak egyben kéne mozogni, de Eistenin óta tudjuk, hogy hullámozni fog, mint egy battle rope. A hullámok leegyszerűsítve annál gyorsabban terjednek minél merevebb és könnyebb az anyag, de soha nem terjedhetnek gyorsabban mint a fény (persze annyival sem, hiszen nincs végtelenül merev illetve tömeg nélküli anyag).

Legalábbis így magyarázta ki Árpi. Teccikérteni? :D

Az időt kihagytad. Csak akkor kapod meg hogy mi is van odaát ha megmérték és klasszikus kommunikációval visszaküldik hogy mit is mértek. (Mivelhogy a rendszer része egy egyidejűségi áramkör is, ami klasszikus kommunikációt használ.)

"Akárhogyan is nézem, ez a folyamat alkalmas 1 bit átvitelére, s a fel-felröppenő kvantum-adatátviteli kísérletek is hasonló konstrukciókat alkalmaznak, igaz ott műholdak közbeiktatásával. "

Tulajdonképpen igen, alkalmas egy bit átvitelére. A superdense coding pont azt mondja, hogy ha már van egy összefonódott párod itt és ott és átküldesz egy qubitet innen oda akkor azzal két bitnyi információt nyerhetsz. (De ez ugye nem sérti a relativitást, hiszen kétszer is klasszikusan utazott az adatod: egyszer amikor átküldted a pár egyik felét, egyszer amikor a qubitet küldted át.) Viszont quantum networkoknél marha jól lehet majd cachelni(ha eljutunk odáig).

Az idő szerintem ebben a formában nem probléma egy sima mérésnél. Órát egyeztetnek, az egyik fél feljegyzi, hogy mikor küldte, a másik meg azt, hogy mikor kapta meg. Ezután a szinkronban járó óráik alapján ráérnek bármikor megnézni, hogy mennyire volt az átvitel azonnali.

-----
A problémáim velem kezdődtek és utánam megmaradnak. Ez az én hozzájárulásom az Emberiség Nagy Művéhez.

Már hogyne lenne az idő probléma. Ha a hatás azonnali, de az információt csak akkor tudja kinyerni ha a klasszikus információ is ideért akkor nem sérül a relativitás elmélet. (Nem tudtál a fénynél gyorsabban kommunikálni úgy, hogy annak a hatása érezhető lenne.) Benett (aki a teleportációt kitalálta) szerint: a kvantum információ terjedhet gyorsabban mint a fény(sőt szerinte visszafele terjed az időben), ha a klasszikus információ nem terjed vele együtt.

A kérdés "Kvantum információtovábbítás lehetséges?" pongyola. Jeltovábbításra alkalmas, adat és információhordozásra inkább nem, mint igen.

Az idokep-en tárgyalták ezt eléggé körüljárva a dolgot.
> Sol omnibus lucet.

Mi van akkor, ha a Földről kisugároz valaki egy erős lézersugarat. Azt mondjuk egy 4 fényév távolságban levő A észlelő észleli. A Föld forog, és tegyük fel, 6 óra múlva egy másik 4 fényév távolságban levő lakott bolygón észleli egy másik B észlelő. A két észlelő a Föld elfordulása miatt egymáshoz képest 90°-ra van, távolságuk megközelítőleg 6 fényév. Hogyan lehet az, hogy a fénysugár célpontja 6 óra alatt az A és B észlelő közti távolságot, azaz 6 fényévet jár be? Vagy itt nem történik információáramlás, A és B nem is tudnak egymásról? Mondjuk ha a lézersugár olyan erős lenne, hogy lyukat égetne, akkor az égésnyom a fénysebességnél gyorsabban haladna az A észlelőtől a B észlelő felé tőlünk 4 fényévnyi távolságban?

Két opció van itt.
Az egyik esetben ha a fényt mint klasszikus sugarat tekinted (és nem mint kvantumos jelenésget, sőt még az áltrelt se veszed bele), akkor egyszerű a dolog: tömeggel nem rendelkező pontok mehetnek a fénysebességnél gyorsabban, ezzel nincs gond. Tömeggel rendelkező anyagi pontok nem mehetnek gyorsabban.

Ha meg a fényt mint kvantumos jelenséget nézed, akkor tudod, hogy A-ra és B-re nem ugyanazok a fénykvantumok jutnak el, semmi nem terjedt a fénysebességnél gyorsabban.

sub

A durva az hogy a kvantum összefonódás minden részecske között létrejön, amiket egy közös esemény hozott létre.
Namármost az egész univerzum nem egy ösrobbanással indult? Akkor most minden mindennel össze van fonódva?

Nem, mert a (teljes) összefonódás 1-1 kapcsolat, ha meg bármiféle relációt összefonódásnak nevezel akkor igen, viszont a fogalom elvesziti a logikai relevanciáját. https://www.askamathematician.com/2015/01/q-if-all-matter-originated-from-a-single-point-does-that-mean-all-matter-is-entangled/

[insert line here]
B.C. 3500 - DIY Vehicle / A.D. 30 - DIY Religion / A.D. 1991 - DIY OS