Квантовая запутанность

nkie · Сообщение **nkie** » 11 апр 2012, 14:15

Здравствуйте, господа теоретики. Разъясните пожалуйста смысл парадокса с запутанными частицами. Я так понимаю, что в процессе запутывания некие характеристики частиц становятся взаимозависимыми. Т.е. если спин одной +1, то другой-1, ну и т.д. Так в чем же парадокс? Мы измеряем спин одной частицы, а потом когда измеряем спин другой, спутанной с первой, получаем, что спин противоположный. И это нас удивляет... Так если сразу было известно, что их спины взаимосвязаны и противоположны, что же тут удивительного? Или я как то не так понимаю смысл "запутанности"?

Wild Bill · Сообщение **Wild Bill** » 11 апр 2012, 15:19

То, что спины окажутся противоположны, не странно, странно, что измерения этих спинов могут проводится на сколь угодно больших расстояниях, что говорит о возможности мгновенного взаимодействия между этими удалёнными фотонами.

Перепутанное состояние двух фотонов с разными направлениями спинов описывается ВФ
$\psi = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\left(\uparrow\right)_1\left(\downarrow\right)_2 + \left(\downarrow\right)_1\left(\uparrow\right)_2\right]$
нижние индексы связаны с номерами частиц. Эта ВФ описывает суперпозицию двух состояний, в одном из которых спин частицы 1 направлен вверх, а спин частицы 2 -- вниз, а во втором, спин частицы 1 направлен вниз, а спин частицы 2 -- вверх. Это состояние не может быть записано в виде произведения дух состояний
$\psi = \psi_1\psi_2$
поэтому перепутанное состояние нельзя понимать как сложную систему в классическом смысле.

NT · Сообщение NT » 12 апр 2012, 00:55

Билл, (может это и не принципиально), а не "минус" там?

Просто когда-то Ветер Перемен обьяснял, то у него было так:
Рассмотрим это на нашем примере. Пусть состояние, соответствующее красному цвету есть 0, а зеленому - 1.
Тогда пространство состояний Ha и Hв есть соответственно:
$Изображение$ и $Изображение$

Тогда оказывается возможным приготовить двукомпонентную систему АВ в следующем состоянии:
$Изображение$

nkie · Сообщение **nkie** » 12 апр 2012, 06:24

Wild Bill писал(а):Source of the post
странно, что измерения этих спинов могут проводится на сколь угодно больших расстояниях, что говорит о возможности мгновенного взаимодействия между этими удалёнными фотонами.

К стыду своему не понимаю логику этого утверждения. Предположим, что некая среда(нелинейный кристалл) порождает запутанные фотоны таким образом что их спины противоположны. Измеряя спин одного фотона мы с очень близкой к 100% вероятностью можем определить спин второго, так как изначально известно что они противоположны.Что в этом удивительного и где здесь факт мгновенного взаимодействия?

Wild Bill · Сообщение **Wild Bill** » 12 апр 2012, 09:31

Определим не с большой вероятностью, а с вероятностью 1 для перепутанных (запутанных) состояний.

Теперь представите, что мы поставили один детектор в одной из соседних галактик, а второй -- в другой. Можно сказать, что фотоны, выйдя из источника, имеют определённые направления спинов, но это подразумевает наличие локальных скрытых параметров, что противоречит неравенству Белла. Корреляция измерений детекторов в различных галактиках указывает на то, что существует некоторое неклассическое "взаимодействие" между этими детекторами, скорость которого должна быть бесконечной. Такое "взаимодействие" называют квантовой нелокальностью. Если классическая нелокальность вступает в противоречие с СТО, то квантовая нелокальность не имеет этого противоречия, так как не передаёт информацию.

Это показывает, что парадоксы возникают, если рассматривать перепутанность с классической точки зрения, которая здесь неприменима.

NT писал(а):Source of the post Билл, (может это и не принципиально), а не "минус" там?

Здесь суперпозиция двух состояний, а они складываются, хотя иногда можно выразить состояния через другие переменные, и там возможен знак "минус". Например, круговую поляризацию фотонов (где состояния складываются) можно выразить через вертикальную и горизонтальную поляризацию, при этом состояния будут вычитаться при надлежащем определении.

nkie · Сообщение **nkie** » 12 апр 2012, 11:59

Wild Bill писал(а):Source of the post
Теперь представите, что мы поставили один детектор в одной из соседних галактик, а второй -- в другой. Можно сказать, что фотоны, выйдя из источника, имеют определённые направления спинов, но это подразумевает наличие локальных скрытых параметров, что противоречит неравенству Белла. Корреляция измерений детекторов в различных галактиках указывает на то, что существует некоторое неклассическое "взаимодействие" между этими детекторами, скорость которого должна быть бесконечной. Такое "взаимодействие" называют квантовой нелокальностью. Если классическая нелокальность вступает в противоречие с СТО, то квантовая нелокальность не имеет этого противоречия, так как не передаёт информацию.

Таким образом создатели КМ посчитали сверхсветовое взаимодействие будет лучше чем нарушение принципа Гейзенберга, хотя бы в и случае запутанных частиц? Ведь все эти танцы с неравенствами Белла были придуманы для разрешения ЕПР-парадокса, который ставил под большое сомнение принципы КМ. Эти неравенства выводятся в предположении, что у каждой отдельно взятой частицы с момента ее рождения есть совершенно определенные значения всех физических параметров, однако у разных частиц эти параметры различны, и из нарушения неравенств делается вывод не только об отсутствии этих параметров, но и "дальнодействии" и многом другом. Но нарушение этих неравенств также может говорить и о том, что для запутанных частиц эти скрытые параметры одинаковы. Я бы поверил скорее в это, чем в "магическое дальнодействие", непоколебимость принципа Гейзенберга или уж совсем сказочное :"свойства частицы не существуют вообще до их измерения"

Wild Bill · Сообщение **Wild Bill** » 12 апр 2012, 12:36

Наверное, не совсем ясно объяснил, но дальнодействия, в классическом понимании, когда скорость передачи информации (взаимодействия) превышает скорость света, в этом случае нет. Есть квантовая нелокальность (это тоже пока только одна из интерпретаций). Основной идеей квантовой нелокальности является отказ от представления о перепутанных состояний, как о совокупности отдельных частиц с собственными индивидуальными свойствами.

nkie · Сообщение **nkie** » 12 апр 2012, 13:07

Wild Bill писал(а):Source of the post
Наверное, не совсем ясно объяснил, но дальнодействия, в классическом понимании, когда скорость передачи информации (взаимодействия) превышает скорость света, в этом случае нет. Есть квантовая нелокальность (это тоже пока только одна из интерпретаций). Основной идеей квантовой нелокальности является отказ от представления о перепутанных состояний, как о совокупности отдельных частиц с собственными индивидуальными свойствами.

Подобный подход мне напоминает введение тройственности (отца, сына и святого духа) в христианстве, когда на вполне обоснованную критику подобных заявлений, церковь говорила: вы не понимаете, в это просто нужно верить и т.д. и т.п. Это абсолютно не объясняет для нас ничего. Как, например отличить запутанные частицы от незапутанных? Вот прилетел к нам фотон из галактики андромеда, как на него реагировать. Если он незапутан не с кем, то обладает индивидуальными свойствами, а если запутался там где-то при испускании (причем запутанные состояния могут быть и с целым конгломератом частиц), так его вообще нельзя рассматривать как отдельную частицу, и свойства он свои приобрел только тогда когда мы его измерили?Как нам понять по пойманному фотону, был ли он запутан или нет? Почему мы даём одним частицам право на самоопределение, а другим нет. Простите, но этот момент в КМ, при всём к ней моем хорошем отношении, мне кажется абсолютно возмутительным и не соответствующим реальности.

Wild Bill · Сообщение **Wild Bill** » 12 апр 2012, 13:31

nkie писал(а):Source of the post Подобный подход мне напоминает введение тройственности (отца, сына и святого духа) в христианстве, когда на вполне обоснованную критику подобных заявлений, церковь говорила: вы не понимаете, в это просто нужно верить и т.д. и т.п. Это абсолютно не объясняет для нас ничего.

Надеюсь, это не сочтут религиозной дискуссией. В отличие от христианских моделей в квантовой механике проведено множество экспериментов, которые каждый может повторить, хотя бы принципиально (могут не пустить к приборам), чего в христианстве нет. Еретизма здесь тоже нет, предлагайте свои осмысленные интерпретации.

nkie писал(а):Source of the post Как, например отличить запутанные частицы от незапутанных? Вот прилетел к нам фотон из галактики андромеда, как на него реагировать. Если он незапутан не с кем, то обладает индивидуальными свойствами, а если запутался там где-то при испускании (причем запутанные состояния могут быть и с целым конгломератом частиц), так его вообще нельзя рассматривать как отдельную частицу, и свойства он свои приобрел только тогда когда мы его измерили?

А никак не отличить, только в заранее подготовленном эксперименте. Вернёмся к двум детекторам в разных галактиках, о которых уже писал. Один из них регистрирует фотоны с различными ориентациями спинов, понять, перепутанные это фотоны или нет, можно только сверив показания одного детектора с другим, для чего надо или устроить встречу экспериментаторов, или обменяться радиосигналом. Поэтому и не нарушается согласованность со СТО, ведь до обмена результатами измерений никакой информации мы не получили.

nkie писал(а):Source of the post Как нам понять по пойманному фотону, был ли он запутан или нет? Почему мы даём одним частицам право на самоопределение, а другим нет. Простите, но этот момент в КМ, при всём к ней моем хорошем отношении, мне кажется абсолютно возмутительным и не соответствующим реальности.

Теперь понятно?

Увы, тема слишком сложная, нужно переходить к обсуждению экспериментов, это долго и нудно. Если есть интерес, то потихоньку продолжим. Ведь все эти новые интерпретации стали возможными благодаря развитой техники эксперимента, когда мы можем наблюдать за отдельным квантовым объектом.

nkie · Сообщение **nkie** » 12 апр 2012, 13:46

Wild Bill писал(а):Source of the post
А никак не отличить, только в заранее подготовленном эксперименте. Вернёмся к двум детекторам в разных галактиках, о которых уже писал. Один из них регистрирует фотоны с различными ориентациями спинов, понять, перепутанные это фотоны или нет, можно только сверив показания одного детектора с другим, для чего надо или устроить встречу экспериментаторов, или обменяться радиосигналом. Поэтому и не нарушается согласованность со СТО, ведь до обмена результатами измерений никакой информации мы не получили.

Тогда получается нет никакой принципиальной разницы между незапутанными частицами и запутанными, если мы не знаем о их запутанности. Тогда остается либо как Бор распространять отсутствие свойств у частицы до ее измерения, что противоречит всему на свете, потому как говорит о невозможности получения никакой информации о среде испустившей фотон (наличие или отсутствие свойств частицы не могут зависеть от того знаем мы их или нет), либо отказаться от этого "дальнодействия". Я думаю, нужно переосмысливать неравенства Белла.
А по поводу обсуждения экспериментов, вот например интересная статья:
[url=http://www.scorcher.ru/art/theory/quants_e...tanglement3.php]http://www.scorcher.ru/art/theory/quants_e...tanglement3.php[/url]
Как я понял, в критикуемом эксперименте Алан Аспект обвиняется в некой подтасовке. Выбирались только те значения углов поляризаторов, при которых неравенства Белла нарушались.

yourdomain.com