Можно ли применить квантовую запутанность для коммуникаций быстрее света?
В прошлом месяце миллиардер Юрий Мильнер и астрофизик Стивен Хокинг объявили о проекте Breakthrough Starshot: невероятно амбициозном плане отправить первый сделанный людьми космический аппарат в другую звездную систему в нашей галактике. Гигантский лазерный массив мог бы запустить аппарат размером с микрочип к другой звезде на скорости в 20% от световой. Но непонятно, как это небольшое устройство сможет связаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно ли применить ее для такой связи?
Такая идея, безусловно, заслуживает внимания.
Волновой рисунок для электронов, проходящих через двойную щель. Если измерить, через какую щель проходит электрон, этим вы уничтожите рисунок квантовой интерференции.
План прекрасен. Но есть проблема: запутанность работает, только если вы спрашиваете частицу: в каком ты состоянии? Если вы помещаете запутанную частицу в определенное состояние, вы разрушаете запутанность, и измерение проводимое на Земле будет полностью независимым от измерения далекой звезды. Если вы просто измерили далекую частицу (и выяснили: +1 или -1), тогда ваше измерение на Земле тоже будет -1 или +1 (соответственно) и даст вам информацию о частице, расположенной за световые годы от вас. Если же вы погрузите частицу в состояние +1 или -1, то вне зависимости от результата ваша частица на Земле будет с 50% вероятностью +1 или -1 и ничего не скажет о частице за много световых лет.
Это одна из самых непонятных вещей в квантовой физике: запутанность можно использовать для получения информации о компоненте системы, когда вы знаете полное ее состояние и проводите измерение другого компонента (-ов), но не для создания и передачи информации из одной части запутанной системы в другую. Поэтому никакой возможности для связи быстрее света не появляется.
Квантовая запутанность — это удивительное свойство, которое мы можем использовать для кучи разных задач, вроде совершенной системы шифрования информации. Но связь быстрее света? Чтобы понять, почему это невозможно, нам нужно понять ключевое свойство квантовой физики: что насильственное погружение хотя бы части запутанной системы в одно состояние не позволяет вам получить информацию об этом погружении через измерение оставшейся части системы. Как однажды точно подметил Нильс Бор, «если квантовая механика еще глубоко не шокировала вас, вы это еще не поняли».
Вселенная играет с нами в кости постоянно, к большому огорчению Эйнштейна. Даже наши лучшие попытки схитрить в этой игре природа выявляет на корню.
Источник
Научная сенсация! В тонком мире нет расстояний и времени. Информация передаётся мгновенно в любую точку Вселенной
Информация во Вселенной передается мгновенно и на любые расстояния!
Мгновенно, и на тысячи световых лет! Эйнштейн назвал это дальнодействием.
Советский астроном Козырев сделал это открытие и доказал научно, еще в 80 годы. Он открыл сигнал, идущий из космоса, превышающий скорость света в миллиарды раз! Российский ученый Колпаков, недавно открыл тонкую поляризованную эфирную материю.
Суть этого открытия, в том, что вся вселенная покрыта этой эфирной материей.
Нет пустоты. Везде эта материя, имеющая две полярности: плюс и минус. И эта материя всегда постоянно излучает эфирные волны. Поэтому в тонком мире и нет расстояний, и передача сигнала происходит мгновенно. Это по сути и есть единое поле сознания, поле света, сверх- разум, который мы и называем Богом.
Поэтому, во время медитации (МАС) мы можем объять разумом всю вселенную, мгновенно, сразу и полностью. Но для этого нужно особое состояние. Состояние внутреннего равновесия, которое мы и получаем во время медитации (МАС).
Во время медитации, мы входим в состояние нейтрального состояния физического, ментального и эмоционального тела.
Когда это происходит, возникает состояние благодати, счастья, радости, могущества, творчества. Мы попадаем в общее поле сознания бога, или как это называют ученые. В поляризованное эфирное поле, которое постоянно излучает эти состояния: Гармонию, равновесия, счастье, любовь и благодать.
Поэтому, когда я говорю о том, что перекидываю во время медитации внимание в любую точку вселенной. Мы реально, мгновенно попадаем в эту точку. А там, где внимание, там энергия, и она из этой точки вселенной начинает перетекать в наше сознание. И происходит это моментально и мгновенно. И здесь нет расстояний, нет времени. Мы всюду и везде.
Так во время медитации (МАС) мы проявляем своё могущество и становимся богами.
Источник
Как передать информацию к далёким звёздам быстрее скорости света?
Сегодня мы вновь отвечаем на вопрос от нашего подписчика:
Возможна ли передача информации быстрее скорости света при помощи каких-нибудь квантовых эффектов? Запутанности, жуткого воздействия или иного.
Вопросы о том как передать сигнал быстрее скорости света приходят к нам регулярно. В массовой культуре постоянно возникают правдоподобные гипотезы о том, как это можно сделать, но насколько они реалистичны?
Теория относительности принципиально запрещает передачу взаимодействия — информации быстрее скорости света, но учёные постоянно создают новые гипотезы о том, как это ограничение можно было бы обойти. Сейчас наиболее популярным потенциальным способом сверхсветовой передачи данных является квантовый телеграф, который должен передавать информацию при помощи пары запутанных частиц.
Суть его работы подобна обычному телеграфу и довольно-таки проста. Каждая частица имеет такую характеристику, как спин — собственный момент импульса частицы, который имеет направление. В определённых условиях частица находится в суперпозиции: спин имеет все возможные направления одновременно и если мы попробуем определить, куда именно он направлен, то получим лишь одно из этих направлений, при этом две запутанные частицы всегда имеют противоположные спины.
Если одну из запутанных частиц оставить на Земле, а вторую отправить на Альфа Центавра, то как только мы на Земле определим направление спина первой частицы, её напарница на Альфе Центавра в тот же момент примет положение с противоположным спином. Казалось бы, всё просто крути частицу на Земле как хочешь, а её напарница будет где-то там поворачиваться в противоположную сторону, остаётся лишь закодировать в эти движения информацию, к примеру, азбукой Морзе, как в обычном телеграфе, но не тут-то было. Мы не можем придать частице определённый, нужный нам спин, пока не начнём проводить манипуляций над ней, а как только мы их начнём, сразу же спин частицы примет какое-то случайное направление и произойдёт его «передача» на другой конец телеграфа, а запутанность частиц при этом будет разрушена, второй раз смена направления спину уже не передастся. Поэтому передавать информацию через квантовую запутанность невозможно.
Учёными также рассматривается вариант передачи информации и путешествий через червоточины, при этом передавать информацию почти мгновенно на огромные расстояния станет возможно, но согласно теории относительности она будет передаваться не только в пространстве, но и во времени. Допустим, вы решили отправить так сигнал на ту же Альфу Центавра, находящуюся в 4,3 св. лет от нас, сигнал передастся туда через червоточину мгновенно, но на том конце червоточины будет Альфа Центавра, которая на 4,3 года старше той, которая существовала в момент отправки сообщения на Земле, соответственно будет передача сигнала из прошлого в будущее технически с той же скоростью света. С точки зрения наблюдателя, следящего одновременно за Альфой Центавра и Землёй, сигнал появится на Альфе Центавра через 4,3 года после его отправки с Земли. Если бы при этом мы захотели предупредить Альфу-Центавра о грозящей им опасности то, что отправить сигнал напрямую, что через червоточину, он бы достиг цели в одно и тоже время по часам Альфы Центавра.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Можно ли использовать квантовую запутанность для сверхсветовой передачи информации?
Один из фундаментальных принципов физики гласит, что никакой сигнал несущий информацию не может двигаться быстрее скорости света. Частицы несущие информацию должны двигаться или медленнее скорости света (для массивных частиц) или со скоростью света (для безмассовых).
Однако, с развитием квантовой механики, возникло много идей, суть которых сводилась к попыткам «обмануть» теорию относительности. В частности, с использованием квантовой запутанности .
Квантовая запутанность
Идею квантовой запутанности можно продемонстрировать на наглядном примере. Если два человека независимо друг от друга будут подбрасывать монетки, то вероятность того, что выпадет орёл или решка для каждого из них будет равна 0.5. Результаты подбрасываний монетки обоими людьми будут не только случайными, но и независимыми друг от друга, а также между ними будет отсутствовать корреляция.
Так это работает в реальном мире. Представим теперь, что монетки особым образом взаимосвязаны между собой. Таким образом, что в случае если первый человек подбросит монетку и ему выпадет орёл, то он сможет с вероятностью большей, чем 0.5 предсказать результат броска второго человека.
В квантовой физике существует явление квантовой запутанности, при котором запутанные частицы именно так себя и ведут. Их собственные угловые моменты — спины, имеют противоположные направления, измеряя спин одной из них, мы мгновенно, со стопроцентной вероятностью, узнаём спин второй, независимо от того, как далеко от нас она находится. Фактически мы узнаём состояние второй частицы быстрее, чем свет от неё мог бы долететь до нас, то есть со сверхсветовой скоростью.
Эксперименты в области квантовой запутанности показали, что скорость передачи этого «взаимодействия» между частицами как минимум в 100 000 раз превышает скорость света, что соответствует границе чувствительности современной техники, а теория говорит о том, что передача этого взаимодействия происходит вообще без задержек во времени.
Как использовать квантовую запутанность для передачи данных?
Как только квантовая запутанность оказалась в поле зрения учёных, сразу же появились идеи о её использовании для передачи данных со сверхсветовой скоростью. Первой идеей было создать квантовый телеграф, в котором мы бы манипулировали одной частицей, меняя её спин, а вторая частица бы на это мгновенно реагировала, выбираем за единицу спин вверх, за ноль спин вниз и можно передавать информацию. Но оказалось, что как только мы в первый раз берём одну из запутанных частиц и определяем её спин, запутанность тут же разрушается и последующие манипуляции с первой частицей уже не вызывают никакого отклика у второй.
После этого появилась идея использовать множество пар запутанных частиц: берём одну частицу, определяем её спин, на другом конце получают противоположный и готово, информация передана. Однако, такой подход оказался не рабочим, дело в том, что когда мы изначально берём частицу, мы не знаем направление её спина, измерив его, мы тут же передадим эту информацию на другой конец линии связи, но, поскольку мы заранее не знаем, куда направлен спин, то не знаем и какую информацию при этом отправляем.
В связи с вышесказанным сверхсветовая передача данных долгое время оставалась невозможной, с точки зрения физики, и если говорить строго, с точки зрения общепризнанной науки, то она остаётся невозможной до сих пор. Но в 2006 году была опубликована статья «Uncollapsing the wave function by undoing quantum measurements» , в которой учёные рассматривают так называемое слабое квантовое измерение, которое позволило бы определить направление спина частицы, не разрушая запутанности. Это позволило бы подбирать частицы с нужным спином перед отправкой «сигнала» и соответственно отправлять не случайные направления спина, а необходимые для кодировки информации.
Данная статья вызвала бурную дискуссию в научных кругах, большинство учёных отнеслись к этим исследованиям крайне скептически, так как с одной стороны идеи слабого измерения выдвигаются ещё с 80-х годов, и каждый раз в них находят существенные ошибки, а с другой, если исследования окажутся верными, то придётся пересматривать все основы современной физики, которые уже множество раз подтверждены в экспериментах.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon .
Источник
Мгновенная передача информации и анализ будущего. Эксперименты с квантово запутанными частицами
Доброго времени суток всем!
Мы продолжаем рассматривать возможности квантовой механики для передачи информации с использованием корреляции квантово-запутанных частиц. В отличие от классических линий связи, использование квантово запутанных частиц дает потенциальную возможность мгновенно передавать информацию на большие расстояния. Трудность заключается в том, чтобы найти способы кодирования и декодирования передаваемой информации. Данная статья посвящена поиску решений данной задачи и возможности создания экспериментальной установки, позволяющая также анализировать будущее. Если вас тоже интересует данная задача — добро пожаловать под кат!
Напомню, что в прошлой статье мы рассматривали одну из возможных схем для передачи информации между двумя удаленными объектами. В частности была рассмотрена оптическая схема со светоделителями для получения интерференции, а также схема детектирования и квантового стирания с использованием двух даун-конверторов. В комментариях было множество обсуждений по поводу работоспособности такой схемы, а также критики со стороны хабрапользователей, что применение даун-конверторов приводит к взаимодействию с исходной частицей, сдвигу фаз интерференционного паттерна и прочим неприятным последствиям. Я не исключаю такой возможности, поэтому после детального рассмотрения решил исключить использование даун-конверторов и построить схему с использованием круговых и линейных поляризаторов. Забегая вперед, могу сказать, что у данного решения есть свои трудности, вследствие которых невозможно получить картину интерференции. Для решения этих трудностей мы применим элегантный подход, вытекающий из следствия самой квантовой механики. Я глубоко благодарен всем, кто участвовал в обсуждении прошлой статьи. Ваши доводы и критика помогли мне глубже понять сопутствующие трудности, искать больше информации и находить новые решения.
Для начала рассмотрим реальную экспериментальную установку . Луч лазера попадает на нелинейно-оптическое устройство: кристалл бета-бората бария (BBO), благодаря которому один фотон преобразуется в два запутанных фотона более низкой частоты. Процесс, известен как спонтанное параметрическое рассеяние. Полученная пара фотонов следуют разными путями, один из которых поступает непосредственно на детектор 1, а второй проходит через двойную щель и попадает на детектор 2. Оба детектора подключены к схеме совпадений, гарантируя, что будут учитываться только запутанные пары фотонов. Шаговый двигатель перемещает второй детектор и сканирует целевой область, создавая карту интенсивности, которая формирует знакомую картину интерференции.
Для фотона, проходящего через двойную щель перед каждой щелью помещаются круговые поляризаторы, создающие поляризацию света по часовой стрелке при прохождении одной щели, и поляризацию против часовой стрелки при прохождении другой щели. Фотоны проходящие через поляризатор по часовой стрелке не могут пройти через поляризатор направленный против часовой стрелки. А фотоны проходящие через поляризатор против часовой стрелки, не могут пройти через поляризатор направленный по часовой стрелке. Круговые поляризаторы «маркируют» фотоны, разрушая интерференционную картину на втором детекторе ( Законы Френеля-Араго ).
Далее вводится линейный поляризатор на пути первого фотона, позволяющий получить диагональную поляризацию фотонов. Запутывание обеспечивает также дополнительную диагональную поляризацию в своем партнере, которая проходит через двойную щель. Это меняет эффект круговых поляризаторов — теперь каждый фотон способен пройти через круговые поляризаторы по часовой стрелке и против часовой стрелки. Таким образом, больше невозможно определить по какому пути прошли фотоны, и интерференционные полосы восстанавливаются.
Рассмотрим это подробнее на следующем примере. Представим себе Алису, использующую линейную или круговую поляризацию на первом детекторе мгновенно влияя на результаты измерения Боба на втором детекторе. Предположим, что кристалл BBO производит следующее состояние:
Если Алиса помещает круговой поляризатор перед детектором, который отфильтровывает фотоны с поляризацией по часовой стрелке, то каждый раз, когда Алиса измеряет фотон, соответствующий фотон Боба обязательно имеет поляризацию по часовой стрелки:
Поскольку Боб разместил возле каждой щели противоположные поляризационные фильтры, мы знаем, что эти фотоны могут пройти только (скажем) первую щель. Из этой щели они попадают на экран в соответствии с волновой функцией:
где a — расстояние между прорезями, d — расстояние от щелей до экрана, а x — расстояние до середины экрана. Интенсивность света на экране (количество фотонов) будет пропорциональна квадрату амплитуды этой волны, другими словами
Аналогично, когда Алиса измеряет фотон с поляризацией против часовой стрелки, соответствующий фотон Боба оказывается поляризованным против часовой стрелки, который может проходить только через вторую щель и попадать на экран с волновой функцией
Обратите внимание, что единственным отличием является знак a / 2, потому что фотон испускался из другой щели. На экране мы также увидим пятно, — но это другое пятно, который сдвинут на расстояние a. Здесь есть один важный момент: если Боб никогда не узнает, какую поляризацию применила Алиса, то Боб на самом деле видит на своем экране сумму двух интенсивностей:
поскольку оба они производятся в равных количествах кристаллом. Боб может различать только два пика в своих данных. Только после получения результатов измерения Алисы он сможет увидеть, что для набора фотонов, где Алиса измерила поляризацию по часовой стрелке, подмножество фотонов Боба распределилось согласно а для набора фотонов, где Алиса измеряет поляризацию против часовой стрелки, подмножество фотонов Боба распределилось согласно
(два пика и их сумма, когда Алиса измеряет поляризацию фотонов с помощью кругового поляризатора)
Теперь рассмотрим ситуацию, когда Алиса будет использовать линейный поляризатор вместо кругового. Первое, что нужно сделать, это записать волновую функцию системы в терминах состояний линейной поляризации:
При использовании Алисой горизонтального поляризатора, волновая функция фотонов Боба окажется в состоянии суперпозиции поляризации по часовой стрелке и против часовой стрелки. Это означает, что фотон действительно сможет проходить через обе щели! При попадании на экран мы получим амплитуду волны
и его интенсивность
где представляет собой разность фаз между двумя волновыми функциями в положении х на экране. Теперь на экране действительно интерференционная картина! Аналогично, если Алиса будет использовать вертикальный поляризатор, то амплитуда волн фотонов Боба равна
И снова на экране возникает интерференционная картина, но она слегка изменилась от предыдущего из-за разности фаз фотонов, пересекающих горизонтальный и вертикальный поляризатор.
Так может ли Алиса послать сообщение Бобу, кодируя свое сообщения с использованием линейных и круговых поляризаторов? К сожалению нет. Так как Бобу не сообщили, какая поляризация была использована Алисой, все, что он видит, является суммой двух интерференций. Следовательно, результат,
снова является пятном.
(два шаблона интерференции и их сумма, когда Алиса измеряет поляризацию фотонов с помощью линейного поляризатора)
Корреляции меняются в зависимости от того, какой эксперимент проводит Алиса. Несмотря на то, что общая картина одинакова, два подмножества в итоге дают радикально разные корреляции: если Алиса использует линейную поляризацию, то полная картина на экране формируется из двух интерференционных картин, а если Алиса использует круговую поляризацию, то картина представляет собой сумму двух пиков.
Чтобы обнаружить интерференцию потребуется изменить данный эксперимент следующим образом: вместо двух щелей с круговыми поляризаторами необходимо будет установить интерферометр Маха Цендера. Рассмотрим подробнее принцип работы данного интерферометра и попробуем узнать, что измениться при его использовании.
ИНТЕРФЕРОМЕТР МАХА ЦЕНДЕРА
На входе интерферометра находится полупрозрачное зеркало, расщепляющее световой поток на два луча. Отражаясь от двух непрозрачных зеркал они сводятся вместе во втором полупрозрачном зеркале. Будь фотон классической частицей то с вероятностью 50% он мог бы пройти через первое полупрозрачное зеркало, и с вероятностью 50% отразится от него.
Допустим, фотон прошел первое полупрозрачное зеркало и двигается по нижней ветке. На втором полупрозрачном зеркале он также может пройти или отразиться с вероятностью 50%. То есть вклад нижней ветки таков: 25% от исходного количества фотонов будут двигаться вверх после второго полупрозрачного зеркала и 25% вниз. Если же фотон отразился на первом полупрозрачном зеркале и пошел по верхней ветке, то на втором полупрозрачном зеркале он тоже может либо пройти либо отразиться. Вклад верхней ветки также будет по 25% вверх и вниз. Общая вероятность есть сумма вкладов от двух веток и составляет 50%, что фотон будет двигаться вверх после прохождения второго полупрозрачного зеркала и 50% что вниз.
Если же провести реальный эксперимент, мы увидим, что все фотоны пройдя прибор будут двигаться вниз. Ни один фотон после второго полупрозрачного зеркала не будет двигаться вверх. Дело в том, что пройдя первое полупрозрачное зеркало фотон будет описываться не классическими вероятностями, а квантовой суперпозицией.
Обозначим базисными кет-векторами со стрелочками два возможных направления движения фотона: вверх и вниз. Тогда изначально фотон будет описываться вектором состояния «вниз». После прохождения первого полупрозрачного зеркала фотон будет в суперпозиции базисных векторов «вверх» и «вниз». Эта суперпозиция является еще одной физической реализацией кубита, наравне со спином электрона и поляризацией фотона.
Квадраты абсолютного значения амплитуд вероятности как раз будут классические вероятности прохождения и отражения фотона. После первого полупрозрачного зеркала они будут совпадать с классическими: 50% что фотон движется вверх и 50% что вниз. После прохождения второго полупрозрачного зеркала амплитуды вероятности изменят свои значения. Причем в рамках квантовой механики можно посчитать, что одна из них будет равна нулю, а другая единице. То есть фотон вернется в состояние, описываемое базисным вектором вниз. Со стопроцентной вероятностью после прохождения второго полупрозрачного зеркала фотон будет двигаться вниз.
На выходе второго полупрозрачного зеркала наблюдается ни что иное как интерференция фотона с самим собой. Если мы попытаемся узнать по какому из плечей интерферометра действительно прошел фотон, то интерференция пропадает.
ЭКСПЕРИМЕНТ
Попробуем разместить круговые поляризаторы в интерферометре Маха Цендера. На одном плече интерферометра установим круговой поляризатор по часовой стрелке. На другом плече установим круговой поляризатор против часовой стрелки. Причем на верхнем плече круговой поляризатор устанавливается непосредственно после полупрозрачного зеркала. На нижнем плече круговой поляризатор устанавливается после отражающего зеркала. Дело в том, что фотон с круговой поляризацией отражаясь от зеркала меняет направление поляризации на противоположный. Поэтому для фотонов, которые не отразились от полупрозрачного зеркала, круговая поляризация устанавливается после отражения от зеркала.
Наличие поляризаторов в интерферометре дает потенциальную возможность определить путь, по которой прошел фотон. Поэтому фотон будет проходит либо по верхнему плечу, либо по нижнему плечу, и никогда не пройдет через оба плеча одновременно. Соответственно мы не наблюдаем интерференцию на выходе. Отсутствие интерференции приводит к тому, что на выходе мы получим 50% фотонов направленных вверх и 50% фотонов направленных вниз.
Ситуация изменится, если использовать квантово-запутанные частицы. Допустим луч лазера попадает на нелинейно-оптическое устройство: кристалл бета-бората бария (BBO), благодаря которому один фотон преобразуется в два запутанных фотона более низкой частоты. Полученная пара фотонов будут следовать разными путями, один из которых проходит круговой поляризатор и попадет непосредственно на детектор 1, а второй проходит через интерферометр с круговыми поляризаторами и попадает на детектор 2 или 3.
Если на пути первого фотона разместить круговой поляризатор мы также не увидим интерференцию. Соответственно, на выходе мы получим 50% фотонов направленных вверх и 50% фотонов направленных вниз.
Но если на пути первого фотона разместить линейный поляризатор расположенный по диагонали, то запутанное состояние обеспечит дополнительную диагональную поляризацию в своем партнере. Наличие дополнительной линейной поляризации позволит фотонам пройти через оба плеча и интерферировать самим собой. При этом интерференция будет иметь разность фаз (фотоны, партнеры которых прошли через линейный поляризатор и партнеры которых не прошли, создадут на экране интерференцию, смещенный друг относительно друга). Полагаю, как и в первом эксперименте, на выходе интерферометра мы не увидим интерференционных полос. Несмотря на это, фотон на выходе из второго полупрозрачного зеркала вернется в состояние, описываемое базисным вектором вниз. Поэтому после прохождения второго полупрозрачного зеркала фотоны будут двигаться вниз.
Такая схема реализации удобна тем, что не требует устанавливать схему совпадений запутанных частиц, выпускать фотоны поодиночке, определять и анализировать положение каждого фотона на экране. Достаточно сравнить интенсивность светового потока в обоих детекторах и определить передаваемый бит информации. Естественно, на выходе кристалла BBO не все фотоны получаться запутанными. Количество запутанных пар будет составлять несколько десятков процентов из общего числа. Но даже небольшое изменение интенсивности света могут быть зафиксированы детекторами, что позволит расшифровать передаваемую информацию. Второй большой плюс состоит в том, что запутанные пары не находятся в состоянии суперпозиции между собой. Это позволяет им взаимодействовать с окружающей средой и при этом не разрушать передаваемую информацию, в отличии от квантовой телепортации, когда взаимодействие с воздухом или оптическим кабелем разрушает волновую функцию фотона.
СОПУСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ
Применение такой схем позволит достичь минимальной задержки при передачи информации на большие расстояния. Скорость передачи информации может существенно превосходить скорость света в вакууме. Некоторые утверждают, что СТО/ОТО запрещает передачу информации со скоростью выше скорости света. Идея конечности скорости света была предложена Пуанкаре и получена из формул Максвелла. При этом изначально речь шла об электромагнитном поле, а затем с лёгкой руки Альберта Германовича была распространена на все массивные и безмассовые материальные объекты. Важно подчеркнуть, что об информации речи не было, если открыть любую книжку по СТО/ОТО, информация не присутствует в математическом формализме. Поэтому когда утверждают о том, что СТО/ОТО запрещает передачу информации выше скорости света, делается неявное предположение, что иного способа, кроме как «посадить информацию» на пучок фотонов/электронов и т.д. не существует.
ЭНТРОПИЯ
Как мы знаем энтропия – это мера беспорядка. Считается, что течение времени приводит к увеличению энтропии. Значит, прошлое должно иметь меньшую энтропию, чем будущее. И если мы попытаемся вернуться в прошлое, то это приведет к проблеме возросшей энтропией. В действительности энтропия никак не связана с передачей информации, поскольку мы не отправляем в прошлое никакие материальные тела. Поэтому проблему возросшей энтропии термодинамических систем нельзя применять к фотонам.
ПРИНЦИП ПРИЧИННОСТИ
Одним из основных проблем мгновенной передачи информации является нарушение принципа причинности. Заметим, что современная физика нигде не требует соблюдения причинности на квантовом уровне, поэтому её среди постулатов физики нет. Существуют квантовые эксперименты , в которых стрела времени вполне может быть повернута вспять. Однако от соблюдения причинности человек пока отказаться не может, т. к. это противоречит нашей логике.
Согласно теории относительности Эйнштейна мгновенная передача информации позволяет получить информацию прежде, чем она будет отправлена. Например, если решим отправить информацию самому себе, то можем провести эксперимент таким образом, чтобы получить информацию до того, как мы его отправим. Допустим, что мы будем передавать информацию с помощью запутанной пары. Тогда один фотон пройдет через интерферометр и попадет на детектор, а второй фотон, например, отправится на Луну, где отразится от зеркала и вернется обратно к нам.
Устанавливая или убирая линейной поляризатор на пути второго фотона, мы можем влиять на результат на выходе интерферометра. Значит, наблюдая за детекторами на выходе интерферометра, мы будем заранее знать, какую информацию решим отправить через 2,5 секунды (время полета фотонов до Луны и обратно). Это может привести к «парадоксу убитой дедушки», когда мы увидели одно значение, а решили отправить противоположное.
Данную проблему позволяет решить теория альтернативных реальностей Хью Эверетта, у которого на сегодняшний день имеется много сторонников. Согласно теории Эверетта, существует бесчисленное множество альтернативных реальностей. При каждой возможности выбора наша реальность разделяется на несколько альтернативных реальностей, в которых реализуются все возможные варианты выбора. Реальности могут пересекаться и расходится, образуя множество вариантов прошлого и будущего.
По этой теории интерференция на двух щелях – это пересечение двух схожих реальностей без какого либо коллапса волновой функции. В одной реальности фотон проходил через первую щель, в другой реальности фотон проходил через вторую щель. При пересечении двух реальностей получается, что фотон проходил через обе щели. Мы не можем узнать через какую именно щель прошел фотон, потому что прошлое фотона для нас неопределенно. Тоже самое относится к будущему. После излучения фотона мы не можем знать где оно находится. Фотон может находится где угодно, и в каждой версии будущего реализуется один из вероятностей, где траектория фотона точно определена.
Если теория Хью Эверетта верна, то наше решение отправить противоположное значение вместо увиденного не приведет к «парадоксу убитой дедушки». В данном случае мы получим лишь среднее значение из двух возможных вариантов, по которому уже не сможем определить какую информацию решили отправить себе в будущем. Мы сможем отправить любой вариант и это не приведет никаким проблемам.
Проведение реальных экспериментов, возможно, позволят нам получить экспериментальное подтверждение данной теории. Хотя косвенное подтверждение теории уже имеется. Например, существует возможность получить фотографию микроскопических объектов, не возмущая изучаемый объект (т.е. не направляя на объект ни единого фотона). Данное явление активно изучается с целью построения новых типов микроскопов.
АНАЛИЗ БУДУЩЕГО
Теория многомировой интерпретации не означает, что нет никакой возможности получить достоверную информацию из будущего. Использование вышеописанной схемы в детерминированных системах позволит получить достоверный прогноз с высокой степенью вероятности. Например, если мы решим узнать «исчезнет ли завтра Луна», то во многих альтернативных вариантах развития событий (расходящихся из нашей сегодняшней реальности) такая вероятность будет минимальна. Соответственно, результаты эксперимента будут указывать преимущественно на один вариант ответа. Можно также получить прогноз погоды с высокой степенью достоверности, минуя огромное количество вычислений детерминированной системы в суперкомпьютерах. Возможности применения в области прогнозирования весьма велики. Одним из важных задач для анализа может выступать прогнозирование важных решений и анализ его последствий.
Следует отметить, что до реального использования в области прогнозирования еще далеко. Чтобы получить задержку на сутки, потребуется вывести спутники на границу Солнечной системы и изготовить очень качественные лазер с минимальным углом расходимости. Если использовать многократное переотражение луча, потребуется создание идеально отражающих зеркал. Например, за сутки придется 70000 раз переотразить луч лазера между Землей и Луной. Возможно, решением станет замедление скорости света при помощи сверхохлажденной среды, известной как конденсат Бозе-Эйнштейна. Насколько мне известно, физикам из Роуландовского института научных исследований удалось замедлить скорость света до 17 метров в секунду , а через несколько лет группе ученых из Гарвардского университета удалось даже полностью остановить свет на 10-20 мс.
Источник