Frunzișul auriu al copacilor strălucea puternic. Razele soarelui de seară atingeau vârfurile subțiate. Lumina a străpuns ramurile și a pus în scenă un spectacol de figuri bizare pâlpâind pe peretele universității „kapterka”.

Privirea gânditoare a lui Sir Hamilton se mișcă încet, urmărind jocul clarobscurului. În capul matematicianului irlandez a existat un adevărat amestec de gânduri, idei și concluzii. El știa foarte bine că explicarea multor fenomene cu ajutorul mecanicii newtoniene este ca jocul de umbre pe perete, împletind în mod înșelător figuri și lăsând multe întrebări fără răspuns. „Poate este un val... sau poate este un flux de particule”, a gândit omul de știință, „sau lumina este o manifestare a ambelor fenomene. Ca niște figuri țesute din umbră și lumină.

Începutul fizicii cuantice

Este interesant să urmărești oameni grozavi și să încerci să înțelegi cât de grozave se nasc idei care schimbă cursul evoluției întregii omeniri. Hamilton este unul dintre cei care au stat la originile fizicii cuantice. Cincizeci de ani mai târziu, la începutul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au fost implicați în studiul particulelor elementare. Cunoștințele dobândite au fost inconsecvente și necompilate. Cu toate acestea, primii pași șocante au fost făcuți.

Înțelegerea microlumii la începutul secolului al XX-lea

În 1901, a fost prezentat primul model al atomului și a fost demonstrată defecțiunea acestuia, din punctul de vedere al electrodinamicii obișnuite. În aceeași perioadă, Max Planck și Niels Bohr au publicat multe lucrări despre natura atomului. În ciuda înțelegerii lor complete a structurii atomului nu a existat.

Câțiva ani mai târziu, în 1905, un om de știință german puțin cunoscut Albert Einstein a publicat un raport despre posibilitatea existenței unui cuantum de lumină în două stări - undă și corpusculară (particule). În lucrarea sa, au fost date argumente care explică motivul eșecului modelului. Cu toate acestea, viziunea lui Einstein a fost limitată de vechea înțelegere a modelului atomului.

După numeroase lucrări ale lui Niels Bohr și colegilor săi în 1925, s-a născut o nouă direcție - un fel de mecanică cuantică. O expresie comună - „mecanica cuantică” a apărut treizeci de ani mai târziu.

Ce știm despre quanta și ciudateniile lor?

Astăzi, fizica cuantică a mers suficient de departe. Au fost descoperite multe fenomene diferite. Dar ce știm cu adevărat? Răspunsul este prezentat de un om de știință modern. „Puteți fie să credeți în fizica cuantică, fie să nu o înțelegeți”, este definiția.Gândiți-vă singur la asta. Va fi suficient să menționăm un astfel de fenomen precum încurcarea cuantică a particulelor. Acest fenomen a cufundat lumea științifică într-o poziție de deplină nedumerire. Și mai șocant a fost că paradoxul rezultat este incompatibil cu Einstein.

Efectul întangării cuantice a fotonilor a fost discutat pentru prima dată în 1927 la cel de-al cincilea Congres Solvay. O ceartă aprinsă a apărut între Niels Bohr și Einstein. Paradoxul întanglementării cuantice a schimbat complet înțelegerea esenței lumii materiale.

Se știe că toate corpurile constau din particule elementare. În consecință, toate fenomenele mecanicii cuantice se reflectă în lumea obișnuită. Niels Bohr spunea că dacă nu ne uităm la lună, atunci ea nu există. Einstein a considerat acest lucru nerezonabil și a crezut că obiectul există independent de observator.

Când studiem problemele mecanicii cuantice, ar trebui să înțelegem că mecanismele și legile acesteia sunt interconectate și nu se supun fizicii clasice. Să încercăm să înțelegem zona cea mai controversată - încurcarea cuantică a particulelor.

Teoria întanglementării cuantice

Pentru început, merită să înțelegeți că fizica cuantică este ca o fântână fără fund în care puteți găsi orice doriți. Fenomenul de întanglement cuantic de la începutul secolului trecut a fost studiat de Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck și mulți alți fizicieni. De-a lungul secolului al XX-lea, mii de oameni de știință din întreaga lume l-au studiat în mod activ și au experimentat.

Lumea este supusă legilor stricte ale fizicii

De ce un asemenea interes pentru paradoxurile mecanicii cuantice? Totul este foarte simplu: trăim, respectând anumite legi ale lumii fizice. Abilitatea de a „ocoli” predestinația deschide o ușă magică în spatele căreia totul devine posibil. De exemplu, conceptul de „Pisica lui Schrödinger” duce la controlul materiei. De asemenea, va deveni posibilă teleportarea informațiilor, ceea ce provoacă încurcarea cuantică. Transmiterea informațiilor va deveni instantanee, indiferent de distanță.
Această problemă este încă în studiu, dar are o tendință pozitivă.

Analogie și înțelegere

Ce este unic la întricarea cuantică, cum să o înțelegem și ce se întâmplă cu ea? Să încercăm să ne dăm seama. Acest lucru va necesita un experiment de gândire. Imaginează-ți că ai două cutii în mâini. Fiecare dintre ele conține o minge cu o dungă. Acum îi dăm o cutie astronautului, iar el zboară pe Marte. De îndată ce deschideți cutia și vedeți că dunga de pe minge este orizontală, atunci în cealaltă cutie mingea va avea automat o dungă verticală. Aceasta va fi întanglement cuantic exprimat în cuvinte simple: un obiect predetermina poziția altuia.

Cu toate acestea, trebuie înțeles că aceasta este doar o explicație superficială. Pentru a obține întanglementarea cuantică, este necesar ca particulele să aibă aceeași origine, precum gemenii.

Este foarte important să înțelegeți că experimentul va fi perturbat dacă cineva dinaintea dvs. a avut ocazia să se uite la cel puțin unul dintre obiecte.

Unde poate fi folosită întanglementul cuantic?

Principiul entanglementului cuantic poate fi folosit pentru a transmite instantaneu informații pe distanțe lungi. O astfel de concluzie contrazice teoria relativității a lui Einstein. Se spune că viteza maximă de mișcare este inerentă numai luminii - trei sute de mii de kilometri pe secundă. Un astfel de transfer de informații face posibilă existența teleportării fizice.

Totul în lume este informație, inclusiv materie. Fizicienii cuantici au ajuns la această concluzie. În 2008, pe baza unei baze de date teoretice, a fost posibil să se vadă încurcarea cuantică cu ochiul liber.

Acest lucru indică încă o dată că suntem în pragul unor mari descoperiri - mișcare în spațiu și timp. Timpul în Univers este discret, așa că mișcarea instantanee pe distanțe mari face posibilă intrarea în diferite densități de timp (pe baza ipotezelor lui Einstein, Bohr). Poate că în viitor va fi o realitate la fel ca telefonul mobil este astăzi.

Dinamica eterului și încurcarea cuantică

Potrivit unor oameni de știință de seamă, întricarea cuantică se explică prin faptul că spațiul este umplut cu un fel de eter - materie neagră. Orice particulă elementară, după cum știm, există sub forma unei undă și a unui corpuscul (particulă). Unii oameni de știință cred că toate particulele se află pe „pânza” energiei întunecate. Acest lucru nu este ușor de înțeles. Să încercăm să ne dăm seama într-un alt mod - metoda asocierii.

Imaginați-vă pe malul mării. Adiere ușoară și adiere ușoară. Vezi valurile? Și undeva în depărtare, în reflexiile razelor soarelui, se vede o barcă cu pânze.
Nava va fi particula noastră elementară, iar marea va fi eter (energie întunecată).
Marea poate fi în mișcare sub formă de valuri vizibile și picături de apă. În același mod, toate particulele elementare pot fi doar o mare (partea sa integrală) sau o particulă separată - o picătură.

Acesta este un exemplu simplificat, totul este ceva mai complicat. Particulele fără prezența unui observator sunt sub formă de undă și nu au o locație specifică.

Barca cu pânze albă este un obiect distins, diferă de suprafața și structura apei mării. În același mod, există „vârfuri” în oceanul de energie pe care le putem percepe ca o manifestare a forțelor cunoscute nouă care au modelat partea materială a lumii.

Microlumea trăiește după propriile sale legi

Principiul întanglementării cuantice poate fi înțeles dacă ținem cont de faptul că particulele elementare sunt sub formă de unde. Fără o locație și caracteristici specifice, ambele particule se află într-un ocean de energie. În momentul în care observatorul apare, unda „se transformă” într-un obiect accesibil la atingere. A doua particulă, observând sistemul de echilibru, capătă proprietăți opuse.

Articolul descris nu vizează descrieri științifice ample ale lumii cuantice. Abilitatea de a înțelege o persoană obișnuită se bazează pe disponibilitatea înțelegerii materialului prezentat.

Fizica particulelor elementare studiază întricarea stărilor cuantice pe baza spinului (rotația) unei particule elementare.

În limbajul științific (simplificat) - entanglementul cuantic este definit de diferite rotiri. În procesul de observare a obiectelor, oamenii de știință au văzut că pot exista doar două rotiri - de-a lungul și de-a lungul. Destul de ciudat, în alte poziții, particulele nu se „pozează” în fața observatorului.

O nouă ipoteză - o nouă viziune asupra lumii

Studiul microcosmosului - spațiul particulelor elementare - a dat naștere la multe ipoteze și presupuneri. Efectul întanglementării cuantice i-a determinat pe oamenii de știință să se gândească la existența unui fel de microrețea cuantică. În opinia lor, la fiecare nod - punctul de intersecție - există un cuantum. Toată energia este o rețea integrală, iar manifestarea și mișcarea particulelor este posibilă numai prin nodurile rețelei.

Dimensiunea „ferestrei” unui astfel de grătar este destul de mică, iar măsurarea cu echipamente moderne este imposibilă. Cu toate acestea, pentru a confirma sau infirma această ipoteză, oamenii de știință au decis să studieze mișcarea fotonilor într-o rețea cuantică spațială. Concluzia este că un foton se poate mișca fie drept, fie în zig-zag - de-a lungul diagonalei rețelei. În al doilea caz, după ce a depășit o distanță mai mare, va cheltui mai multă energie. În consecință, va diferi de un foton care se mișcă în linie dreaptă.

Poate că, în timp, vom învăța că trăim într-o grilă cuantică spațială. Sau s-ar putea dovedi a fi greșit. Totuși, principiul întanglementării cuantice indică posibilitatea existenței unei rețele.

În termeni simpli, într-un „cub” spațial ipotetic, definiția unei fațete poartă cu ea un sens clar opus celuilalt. Acesta este principiul păstrării structurii spațiu-timp.

Epilog

Pentru a înțelege lumea magică și misterioasă a fizicii cuantice, merită să aruncăm o privire mai atentă asupra cursului dezvoltării științifice din ultimii cinci sute de ani. Pe vremuri, Pământul era plat, nu sferic. Motivul este evident: dacă îi iei forma rotundă, atunci apa și oamenii nu vor putea rezista.

După cum putem vedea, problema a existat în absența unei viziuni complete asupra tuturor forțelor care acționează. Este posibil ca știința modernă să nu aibă o viziune a tuturor forțelor care acționează pentru a înțelege fizica cuantică. Lacunele de vedere dau naștere unui sistem de contradicții și paradoxuri. Poate că lumea magică a mecanicii cuantice conține răspunsurile la întrebările puse.

Maldacena a arătat că prin încurcarea particulelor de pe o etichetă cu particule de pe alta, o conexiune de găuri de vierme a conservelor poate fi descrisă perfect mecanic cuantic. În contextul principiului holografic, încurcarea este echivalentă cu legarea fizică a unor bucăți de spațiu-timp împreună.

Inspirat de această conexiune dintre încâlcire și spațiu-timp, Van Raamsdonk s-a întrebat cât de mare ar putea juca încurcarea în modelarea spațiu-timpului. El a prezentat cea mai curată etichetă pe o cutie de supă cuantică: albă, corespunzătoare unui disc gol de spațiu anti-de-Sitter. Dar știa că, conform principiilor fundamentale ale mecanicii cuantice, spațiul gol nu va fi niciodată complet gol. Este umplut cu perechi de particule care plutesc și dispar. Și aceste particule trecătoare sunt încurcate.

Așa că Van Raamsdonk a desenat o bisectoare imaginară pe o etichetă holografică și apoi a rupt matematic încâlcirea cuantică dintre particulele de pe o jumătate a etichetei și particulele de pe cealaltă. El a descoperit că discul corespunzător al spațiului anti-de Sitter a început să se împartă în jumătate. Ca și cum particulele încurcate ar fi cârligele care țin plasa spațiului și a timpului în loc; fără ele, spațiu-timpul se destramă. Pe măsură ce Van Raamsdonk a scăzut gradul de încurcare, partea din spațiu conectată la regiunile divizate a devenit mai subțire, ca un fir de cauciuc care se întinde din guma de mestecat. „M-a făcut să cred că prezența spațiului începe cu prezența încurcăturii”.

A fost o declarație îndrăzneață și a fost nevoie de timp pentru ca lucrările lui Van Raamsdonk, publicate în General Relativity and Gravitation în 2010, să obțină o atenție serioasă. Focul de interes a izbucnit încă din 2012, când patru fizicieni de la Universitatea din California din Santa Barbara au scris o lucrare în care contestă înțelepciunea convențională cu privire la orizontul evenimentelor, punctul fără întoarcere al găurii negre.

Adevărul ascuns de firewall

În anii 1970, fizicianul teoretician Stephen Hawking a arătat că perechile de particule încurcate - aceeași specie pe care Van Raamsdonk a analizat-o mai târziu în frontiera sa cuantică - . Unul cade în gaura neagră, în timp ce celălalt scapă împreună cu așa-numita radiație Hawking. Acest proces subminează treptat masa găurii negre, ducând în cele din urmă la moartea acesteia. Dar dacă găurile negre dispar, ar trebui să dispară și evidența a tot ceea ce a căzut. Teoria cuantică spune că informația nu poate fi distrusă.

Până în anii 1990, câțiva fizicieni teoreticieni, inclusiv Leonard Susskind de la Stanford, veniseră cu o soluție la această problemă. Da, au spus ei, materia și energia cade într-o gaură neagră. Dar din punctul de vedere al unui observator din exterior, acest material nu traversează niciodată orizontul evenimentelor; pare că se clătina pe marginea ei. Ca urmare, orizontul evenimentelor devine o graniță holografică care conține toate informațiile despre spațiul din interiorul găurii negre. În cele din urmă, când gaura neagră se evaporă, această informație se scurge sub forma radiației Hawking. În principiu, un observator poate colecta această radiație și poate recupera toate informațiile despre interiorul unei găuri negre.

În lucrarea lor din 2012, fizicienii Ahmed Almheiri, Donald Marolph, James Sully și Joseph Polchinsky au declarat că este ceva în neregulă cu această imagine. Pentru un observator care încearcă să pună cap la cap puzzle-ul a ceea ce se află în interiorul unei găuri negre, a subliniat unul, toate piesele separate ale puzzle-ului - particulele radiației lui Hawking - trebuie să fie încurcate unele cu altele. De asemenea, fiecare particulă Hawking trebuie să fie încurcată cu partenerul său original, care a căzut în gaura neagră.

Din păcate, confuzia singură nu este suficientă. Teoria cuantică afirmă că, pentru ca încurcarea să existe între toate particulele din afara găurii negre, trebuie exclusă încurcarea acestor particule cu particulele din interiorul găurii negre. În plus, fizicienii au descoperit că ruperea uneia dintre încurcături ar crea un zid energetic impenetrabil, așa-numitul firewall, la orizontul evenimentelor.

Mulți fizicieni s-au îndoit că găurile negre evaporă de fapt tot ceea ce încearcă să intre înăuntru. Dar însăși posibilitatea existenței unui firewall duce la gânduri tulburătoare. Anterior, fizicienii s-au gândit deja la cum arată spațiul în interiorul unei găuri negre. Acum nu sunt siguri dacă găurile negre au acest „înăuntru” deloc. Toată lumea pare să se fi împăcat, notează Preskill.

Dar Susskind nu s-a resemnat. A petrecut ani de zile încercând să demonstreze că informațiile nu dispar într-o gaură neagră; astăzi este și convins că ideea unui firewall este greșită, dar încă nu a reușit să demonstreze acest lucru. Într-o zi, a primit o scrisoare criptică de la Maldacena: „Nu era mare lucru în ea”, spune Susskind. - Doar ER = EPR. Maldacena, aflat acum la Institutul de Studii Avansate din Princeton, a reflectat asupra cutiei sale de supa din 2001 și s-a întrebat dacă găurile de vierme ar putea rezolva amestecul de încurcături generat de problema firewall-ului. Susskind a preluat repede ideea.

Într-o lucrare publicată în jurnalul german Fortschritte der Physik în 2013, Maldacena și Susskind au afirmat că o gaură de vierme - din punct de vedere tehnic un pod Einstein-Rosen, sau ER - este echivalentul spațio-temporal al întanglementării cuantice. (În cadrul EPR, înțelegeți experimentul lui Einstein-Podolsky-Rosen, care ar fi trebuit să risipească întricarea cuantică mitologică). Aceasta înseamnă că fiecare particulă de radiație Hawking, indiferent cât de departe de origine, este conectată direct la interiorul găurii negre printr-o cale scurtă prin spațiu-timp. „Dacă te muți printr-o gaură de vierme, lucrurile care sunt departe nu sunt atât de departe”, spune Susskind.

Susskind și Maldacena au propus să colecteze toate particulele Hawking și să le împingă împreună până când se prăbușesc într-o gaură neagră. Această gaură neagră ar fi încurcată și, prin urmare, ar fi conectată printr-o gaură de vierme de gaura neagră originală. Acest truc a transformat mizeria încâlcită a particulelor Hawking - paradoxal încurcate cu gaura neagră și unele cu altele - în două găuri negre conectate printr-o gaură de vierme. Supraîncărcarea confuziei s-a rezolvat și problema firewall-ului a luat sfârșit.

Nu toți oamenii de știință au sărit în vagonul tramvaiului ER = EPR. Susskind și Maldacena recunosc că au încă multă muncă de făcut pentru a demonstra că găurile de vierme și încurcarea sunt echivalente. Dar după ce s-au gândit la implicațiile paradoxului firewall-ului, mulți fizicieni sunt de acord că spațiul-timp din interiorul unei găuri negre își datorează existența încordării cu radiația din exterior. Aceasta este o perspectivă importantă, notează Preskill, pentru că înseamnă, de asemenea, că întreaga țesătură spațiu-timp din univers, inclusiv petecul pe care îl ocupăm, este produsul acțiunii macabre cuantice.

computer spațial

Un lucru este să spunem că universul construiește spațiu-timp prin încurcare; este cu totul altceva să arăți cum o face universul. Preskill și colegii au abordat această sarcină dificilă, care au decis să considere cosmosul drept un computer cuantic colosal. De aproape douăzeci de ani, oamenii de știință au construit computere cuantice, care folosesc informații codificate în elemente încurcate, cum ar fi fotonii sau circuite minuscule, pentru a rezolva problemele pe care computerele tradiționale nu le pot rezolva. Echipa lui Preskill folosește cunoștințele acumulate în urma acestor încercări pentru a prezice modul în care detaliile individuale din interiorul unei cutii de supă s-ar traduce într-o etichetă confuză.

Calculatoarele cuantice funcționează prin operarea componentelor care se află într-o suprapunere de stări ca purtători de date - pot fi zero și unu în același timp. Dar starea de suprapunere este foarte fragilă. Excesul de căldură, de exemplu, poate distruge o stare și toată informația cuantică conținută în ea. Aceste pierderi de informații, pe care Preskill le aseamănă cu paginile rupte dintr-o carte, par inevitabile.

Dar fizicienii au răspuns creând un protocol pentru corectarea erorilor cuantice. În loc să se bazeze pe o singură particulă pentru a stoca un bit cuantic, oamenii de știință împart datele în mai multe particule încurcate. O carte scrisă în limbajul corectării erorilor cuantice ar fi plină de farfurie, spune Preskill, dar tot conținutul ei ar putea fi recuperat chiar dacă jumătate din pagini dispar.

Corectarea erorilor cuantice a atras multă atenție în ultimii ani, dar acum Preskill și colegii săi bănuiesc că natura a venit cu acest sistem cu mult timp în urmă. În iunie, în Journal of High Energy Physics, Preskill și echipa sa au arătat cum încurcarea multor particule la o limită holografică descrie perfect o singură particulă trasă de gravitație într-o bucată de spațiu anti-de Sitter. Maldacena spune că această descoperire ar putea duce la o mai bună înțelegere a modului în care o hologramă codifică toate detaliile spațiu-timpului pe care îl înconjoară.

Fizicienii recunosc că speculațiile lor au un drum lung de parcurs pentru a se potrivi cu realitatea. În timp ce spațiul anti-de Sitter oferă fizicienilor avantajul de a lucra cu o limită bine definită, universul nu are o etichetă atât de clară pe o cutie de supă. Țesătura spațiu-timp a cosmosului s-a extins de la Big Bang și continuă să o facă într-un ritm din ce în ce mai mare. Dacă trimiteți un fascicul de lumină în spațiu, acesta nu se va întoarce și nu se va întoarce; el va zbura. „Nu este clar cum să definim teoria holografică a universului nostru”, a scris Maldacena în 2005. „Doar că nu există un loc bun pentru a pune o hologramă”.

Cu toate acestea, oricât de ciudat ar suna toate aceste holograme, cutii de supă și găuri de vierme, ele ar putea fi căi promițătoare care să conducă la fuziunea activităților cuantice înfricoșătoare cu geometria spațiului-timp. În munca lor despre găurile de vierme, Einstein și Rosen au discutat posibile implicații cuantice, dar nu s-au conectat cu munca lor anterioară privind încurcarea. Astăzi, această conexiune poate ajuta la unificarea mecanicii cuantice a relativității generale într-o teorie a gravitației cuantice. Înarmați cu o astfel de teorie, fizicienii ar putea rezolva misterele stării tânărului Univers, când materia și energia se potrivesc într-un punct infinit de mic din spațiu.

În ultimul secol și jumătate, s-a înregistrat un salt semnificativ în dezvoltarea omenirii, în special în domeniul fizicii fundamentale. Înainte ca oamenii de știință să aibă timp să se cufunde în fizica atomului, centralele nucleare începuseră deja să fie construite; Revoluția științifică a lui Einstein ne-a condus curând la globalizarea deplină, cu peste o mie de sateliți care orbitează Pământul. Există multe exemple, dar există încă multe probleme nerezolvate și fenomene inexplicabile. Unul dintre aceste fenomene este ascuns în microcosmosul proceselor cuantice, și anume, întanglementul cuantic. Ce este, de ce este important și ce cercetări se fac pentru a aborda această problemă - analizăm în acest articol.

În primul rând, să definim însuși conceptul de „întanglement cuantic”. Toate informațiile despre un obiect din microcosmos sunt descrise de o stare abstractă (matematică), care include, de exemplu, probabilitatea de a găsi o particulă într-un anumit volum, impulsul particulei, sarcina sau spinul acesteia și așa mai departe. O astfel de „stare” poate fi descrisă prin ecuații fizice, care, în ciuda abstractității și complexității lor, sunt încă capabile să prezică rezultatele experimentelor.

Entanglementul cuantic este fenomenul în care stările cuantice a două sau mai multe particule sunt interconectate. Adică, prin determinarea stării unei particule, este posibil să se prezică unele caracteristici ale alteia. Este de remarcat faptul că o modificare a unui parametru al unei particule duce la o modificare a unui parametru al altei particule, indiferent de distanță.

Contradicție cu „principiul localității”

După cum se știe din lucrările lui Einstein, în natură există un așa-numit „principiu al localității”, conform căruia orice interacțiune între corpuri nu poate avea loc instantaneu, ci se transmite printr-un intermediar. Rata de transmisie a acestei interacțiuni nu trebuie să depășească viteza luminii în vid. În același timp, așa cum am menționat mai devreme, întricarea cuantică poate fi observată pe distanțe mari cu „transmiterea instantanee a informațiilor”, ceea ce reprezintă o încălcare directă a principiului localității.

Einstein, Niels Bohr și mecanica cuantică

În 1927, la Bruxelles a avut loc cel de-al cincilea Congres Solvay - o conferință internațională despre probleme de actualitate din domeniul fizicii și chimiei. Una dintre discuțiile care au avut loc a fost pe tema așa-numitei interpretări de la Copenhaga a mecanicii cuantice.

Această teorie a fost dezvoltată de Niels Bohr și Werner Heisenberg și afirmă natura probabilistică a funcției de undă. În ciuda soluționării unora dintre problemele de fizică de atunci, de exemplu, cele legate de dualitatea undă-particulă, această teorie a ridicat și o serie de întrebări. În primul rând, însăși reprezentarea unui obiect cu un impuls cunoscut care nu are o coordonată definită, ci doar probabilitatea de a fi găsit la un punct dat, contrazice experiența noastră de viață în macrocosmos. În plus, această teorie a implicat incertitudine în locația particulei până când a fost făcută o măsurătoare.

Albert Einstein nu a putut accepta o astfel de interpretare, care a dus la celebra sa frază „Dumnezeu nu joacă zaruri”, la care Niels Bohr a răspuns „Albert, nu-i spune lui Dumnezeu ce să facă”. Așa a început lunga dispută dintre Einstein și Bohr.

Răspunsul lui Einstein a urmat în 1935, când el, împreună cu Boris Podolsky și Nathan Rosen, au publicat o lucrare intitulată „Poate fi considerată completă descrierea mecanică cuantică a realității fizice?”. Acest articol a prezentat un experiment de gândire numit „paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen” (paradoxul EPR).

Experimentul a avut ca scop respingerea unei astfel de afirmații fundamentale pentru mecanica cuantică precum principiul incertitudinii Heisenberg, care afirmă că este imposibil să se măsoare simultan două caracteristici ale unei particule, adică adesea impuls și poziție.

Paradoxul EPR este următorul. Să se formeze două particule de același fel ca urmare a dezintegrarii unei a treia particule. Apoi, suma momentelor lor va fi egală cu impulsul particulei originale, conform legii conservării impulsului. În plus, cunoscând impulsul particulei originale (pe care experimentatorii o vor pregăti în avans) și după ce am măsurat impulsul celei de-a doua particule, putem calcula impulsul primei. Adică, ca rezultat al măsurării, am obținut o astfel de caracteristică a primei particule ca impuls. Acum să măsurăm coordonatele celei de-a doua particule și, ca rezultat, vom avea două caracteristici măsurate ale unei particule, ceea ce contrazice direct principiul incertitudinii Heisenberg.

Cu toate acestea, în mecanica cuantică însăși există mijloace pentru a rezolva acest paradox. Conform legilor lumii cuantice, orice măsurătoare duce la o schimbare a caracteristicilor corpului măsurat. Apoi, înainte de a măsura coordonatele celei de-a doua particule, poate avea loc într-adevăr un anumit impuls. Dar în momentul măsurării coordonatei, starea particulei se modifică și nu se poate susține că aceste caracteristici au fost măsurate simultan.

Cu toate acestea, ca urmare a dualității undă-particulă, fiind la o anumită distanță, aceste particule emergente au stări descrise de o singură funcție de undă. De aici rezultă că măsurarea (și, prin urmare, modificarea) impulsului unei particule conduce, de asemenea, la măsurarea impulsului alteia. Mai mult, nu este interzisă creșterea distanței dintre aceste particule, ceea ce contrazice din nou principiul localității.

teorema lui Bell

Este dificil pentru o persoană care a existat de-a lungul istoriei sale la scara macrocosmosului să înțeleagă legile mecanicii cuantice, care adesea contrazic observațiile din macrocosmos. Așa s-a născut teoria parametrilor ascunși, conform căreia interacțiunea pe distanță lungă menționată anterior între particule poate fi cauzată de prezența unor parametri ascunși inițial ai particulelor. Mai simplu spus, măsurarea unei particule nu duce la o schimbare a stării celeilalte, iar ambele stări au apărut împreună cu aceste particule, în momentul dezintegrarii particulei originale. O astfel de explicație intuitivă ar satisface mintea umană.

În 1964, John Stuart Bell și-a formulat inegalitățile, numite mai târziu teorema, care vă permit să efectuați un experiment care vă permite să determinați cu exactitate dacă au loc anumiți parametri ascunși. Adică, dacă particulele ar avea parametri ascunși înainte de separarea lor, atunci o inegalitate ar fi valabilă, iar dacă stările lor sunt conectate și incerte înainte de măsurarea uneia dintre particule, o altă inegalitate Bell ar fi valabilă.

În 1972, un experiment similar a fost efectuat de Friedman și Clauser, iar rezultatele au indicat existența unei incertitudini în stările dinainte de măsurare. Totuși, acest fenomen a fost perceput de comunitatea științifică ca un fel de jenă, care se va rezolva mai devreme sau mai târziu. Cu toate acestea, în 1981, a doua lovitură a fost dată teoriei fizice - experimentul lui Allen Aspe. Acest experiment foarte popular a fost argumentul final în favoarea existenței întanglementării cuantice și a așa-numitei „acțiuni înfricoșătoare la distanță”. Și deși nu a fost posibil să se pună capăt acestei probleme, rezultatele au fost atât de convingătoare încât oamenii de știință au fost nevoiți să accepte o astfel de caracteristică a lumii cuantice.

Cercetare în întanglementarea cuantică

De ce este discutat din nou acest subiect binecunoscut? Faptul este că, în ultimii câțiva ani, evoluțiile în domeniul calculatoarelor cuantice bazate pe entanglement cuantic au făcut un pas înainte semnificativ. Așadar, în martie 2018, Google a anunțat crearea cu succes a unui procesor cuantic de 72 de qubiți numit Bristlecone, care atinge „superioritatea cuantică”. Adică, este capabil să efectueze sarcini care sunt inaccesibile computerelor convenționale.

Tot în vara lui 2018, în revista Nature a fost publicată o lucrare științifică, care povestește despre crearea primului procesor cuantic cu memorie pe termen lung. Anterior, în 2015, același grup de cercetare de la Universitatea Tehnologică Delft, împreună cu șeful organizației QUTech, Ronald Hanson, au prezentat dovezi și mai convingătoare ale existenței întanglementării cuantice.

Despre experimentul de la Universitatea de Tehnologie Delft

Experimentul, ale cărui rezultate au fost publicate în 2015, a decurs după cum urmează. Experimentul a folosit foi de diamante cu o rețea de cavități umplute cu azot. Această tehnologie a fost dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din California din Santa Barbara și Laboratorul Național Lawrence Berkeley în 2010. Două astfel de cristale de diamant au fost plasate la o distanță de 1,3 km unul de celălalt. Ca rezultat al iradierii ambelor plăci cu radiații de microunde și lasere, electronii acestor „capcane de diamant” au intrat într-o stare excitată și au emis o pereche de fotoni care au interacționat între ei. Ca o consecință a acestei interacțiuni, între electronii care au emis acești fotoni a apărut încrucișarea cuantică.

Pentru a detecta acest fenomen, oamenii de știință au măsurat spinurile electronilor de pe diferite plăci aproape simultan, ceea ce nu ar permite schimbul de informații între ele la viteza luminii. Cu toate acestea, după cum s-a dovedit, rotațiile celor doi electroni au fost sincronizate, ceea ce indică transferul de informații într-un fel care vă permite să depășiți viteza luminii. Desigur, procedura de determinare a caracteristicilor electronilor este mult mai complicată și a fost nevoie de multe calcule și comparații ale funcțiilor lor de undă. În ciuda tuturor dificultăților experimentului, acesta a fost efectuat de 245 de ori pe parcursul a 18 zile și a fost planificat în așa fel încât să se evite toate erorile posibile, atât de la instrumentele de măsură, cât și de la mediu.

Un viitor experiment major la Institutul de Tehnologie din Massachusetts în următorii trei ani va închide în sfârșit acest subiect. Echipa de cercetare intenționează să colecteze radiația electromagnetică de la pulsari, precum și lumina provenită din galaxii îndepărtate. Un astfel de experiment va evita orice legătură între instrumentele de măsură și sursele de semnal, eliminând astfel ultima posibilitate a parametrilor ascunși.

Dezvoltarile QUTech au depășit cu mult fizica teoretică și s-au mutat către computerul cuantic. Așadar, în 2012, mai multe grupuri științifice au dezvoltat un procesor cuantic de doi qubiți bazat pe cristalele menționate mai sus, iar în 2018, a fost publicată o lucrare în care cercetătorii au descris procesorul cuantic pe care l-au creat cu memorie pe termen lung. Problema creării unui astfel de procesor a fost că conexiunile dintre biții cuantici („qubiți”) au dispărut mai repede decât le puteau detecta oamenii de știință. Un alt experiment de la Universitatea de Tehnologie Delft a arătat că noul procesor nu are această problemă.

Echipa de cercetare a folosit plăcile de diamant menționate mai sus, unde un atom de azot „ascuns” printre atomii de carbon. Locul în care se află atomul de azot are proprietăți specifice, ca și cum ar fi un atom de carbon în această celulă a rețelei cristaline, dar într-un fel de stare „înghețată”. Această abordare prelungește vizibil durata de viață a qubiților de diamant (300-500 milisecunde). În plus, a fost dezvoltată o nouă metodă de „încurcare” a electronilor în aceste puncte defecte.

Această tehnologie nu este doar o descoperire în domeniul calculatoarelor cuantice, ci ne aduce și cu un pas mai aproape de Internetul cuantic. Interacțiunea mai multor computere cuantice separate va face posibilă organizarea unei rețele între ele care funcționează prin transferul de qubiți încurcați. Avantajul este viteza: să fie k calculatoare cuantice, fiecare dintre ele format din n qubiți. Apoi, pentru a transmite starea completă a unui astfel de computer printr-o rețea convențională, ar fi necesari 2n biți de date, în timp ce o rețea cuantică ar necesita doar n qubiți. Implicarea intre toate calculatoarele la scara unei intregi retele ofera un avantaj in viteza de transfer de informatii cu cateva ordine de marime.

Rezultate

În ciuda lumii cuantice care excită multe minți din întreaga lume, încrucișarea cuantică astăzi este un fenomen general recunoscut care nu este observat doar experimental, ci și utilizat în procesele tehnologice. Aplicarea ulterioară a entanglementului cuantic ar putea duce umanitatea la un nivel complet diferit de dezvoltare, cu supercomputere și internet neimaginabil de rapid.

Se referă la „Teoria Universului”

legatura cuantica

Există atât de multe articole bune pe Internet care ajută la dezvoltarea unor idei adecvate despre „stările încurcate” încât rămâne să facem cele mai potrivite selecții, construind nivelul de descriere care pare acceptabil pentru un site de viziune asupra lumii.

Subiectul articolului: mulți oameni sunt aproape de ideea că toate ciudateniile fermecatoare ale stărilor încurcate ar putea fi explicate în acest fel. Amestecam bile albe cu negre, fara sa ne uitam le impachetam in cutii si le trimitem in directii diferite. Deschidem cutia pe o parte, uite: o bila neagra, dupa care suntem 100% siguri ca este alba in cealalta cutie. Asta e tot:)

Scopul articolului nu este o imersiune strictă în toate trăsăturile înțelegerii „stărilor încurcate”, ci compilarea unui sistem de idei generale, cu o înțelegere a principiilor principale. Așa ar trebui să fie totul :)

Să stabilim imediat contextul definitoriu. Când experții (și nu discutanții care sunt departe de această specificitate, chiar dacă sunt oameni de știință în anumite privințe) vorbesc despre încâlcirea obiectelor cuantice, ei nu înseamnă că formează un singur întreg cu un fel de conexiune, ci acel obiect. devine caracteristici cuantice exact la fel ca celelalte (dar nu toate, ci cele care permit identitatea într-o pereche conform legii lui Pauli, deci spin-ul unei perechi încurcate nu este identic, ci complementar reciproc). Acestea. aceasta nu este nicio conexiune și nici un proces de interacțiune, chiar dacă poate fi descris printr-o funcție comună. Aceasta este o caracteristică a unei stări care poate fi „teleportată” de la un obiect la altul (apropo, și aici, interpretarea greșită a cuvântului „teleportare” este de asemenea comună). Dacă nu vă decideți imediat asupra acestui lucru, atunci puteți merge foarte departe în misticism. Prin urmare, în primul rând, toți cei care sunt interesați de problemă ar trebui să fie clar siguri ce se înțelege exact prin „confuzie”.

Pentru ce a început acest articol se reduce la o singură întrebare. Diferența dintre comportamentul obiectelor cuantice și a obiectelor clasice se manifestă în singura metodă de verificare cunoscută până acum: dacă este sau nu îndeplinită o anumită condiție de verificare - inegalitatea lui Bell (mai multe detalii mai jos), care pentru obiectele cuantice „încurcate” se comportă ca dacă există o legătură între obiectele trimise în direcţii diferite. Dar legătura, așa cum ar fi, nu este reală, pentru că. nici informația și nici energia nu pot fi transmise.

Mai mult, această relație nu depinde nici distanta, nici timp: dacă două obiecte au fost „confuze”, atunci, indiferent de siguranța fiecăruia dintre ele, al doilea se comportă ca și cum conexiunea mai există (deși prezența unei astfel de conexiuni poate fi detectată doar la măsurarea ambelor obiecte, o astfel de măsurătoare pot fi separate în timp: mai întâi măsurați, apoi distrugeți unul dintre obiecte și măsurați pe al doilea mai târziu. De exemplu, vezi R. Penrose). Este clar că orice fel de „conexiune” devine greu de înțeles în acest caz, iar întrebarea se ridică după cum urmează: legea probabilității de a ieși din parametrul măsurat (care este descris de funcția de undă) poate fi astfel încât inegalitatea nu este încălcată la fiecare dintre capete, și cu statistici generale de la ambele capete - a fost încălcată - și fără nicio legătură, desigur, cu excepția conexiunii printr-un act de emergență generală.

Voi da un răspuns în avans: da, poate, cu condiția ca aceste probabilități să nu fie „clasice”, ci să opereze cu variabile complexe pentru a descrie o „suprapunere de stări” – parcă s-ar găsi simultan toate stările posibile cu o anumită probabilitate pentru fiecare.

Pentru obiectele cuantice, descriptorul stării lor (funcția de undă) este doar atât. Dacă vorbim despre descrierea poziției unui electron, atunci probabilitatea de a-l găsi determină topologia „norului” - forma orbitalului electronului. Care este diferența dintre clasic și cuantic?

Imaginează-ți o roată de bicicletă care se învârte rapid. Există undeva un disc reflector lateral roșu atașat de el, dar putem vedea doar o umbră mai densă de neclaritate în acest loc. Probabilitatea ca, prin introducerea unui baston în roată, reflectorul să se oprească într-o anumită poziție, departe de stick este pur și simplu determinată: un stick - o poziție. Sunem două bastoane, dar numai cea care apare puțin mai devreme va opri roata. Dacă încercăm să lipim bețișoarele complet simultan, reușind să nu existe timp între capetele bastonului care vin în contact cu roata, atunci va apărea o oarecare incertitudine. În „nu a existat timp” între interacțiunile cu esența obiectului - întreaga esență a înțelegerii miracolelor cuantice :)

Viteza de „rotație” a ceea ce determină forma unui electron (polarizarea - propagarea unei perturbări electrice) este egală cu viteza limită cu care orice se poate propaga în natură (viteza luminii în vid). Cunoaștem concluzia teoriei relativității: în acest caz, timpul pentru această perturbare devine zero: nu există nimic în natură care să poată fi realizat între oricare două puncte de propagare a acestei perturbații, nu există timp pentru aceasta. Aceasta înseamnă că perturbația este capabilă să interacționeze cu orice alte „beți” care o afectează fără a pierde timp - simultan. Și probabilitatea rezultatului care va fi obținut într-un anumit punct din spațiu în timpul interacțiunii ar trebui calculată prin probabilitatea care ia în considerare acest efect relativist: Datorită faptului că nu există timp pentru un electron, acesta nu este capabil să alege cea mai mică diferență dintre cele două „bețișoare” în timpul interacțiunii cu ele și o face simultan din propriul „punct de vedere”: un electron trece prin două sloturi simultan cu o densitate de undă diferită în fiecare și apoi interferează cu el însuși ca două unde suprapuse.

Iată diferența dintre descrierile probabilităților din clasice și cuantice: corelațiile cuantice sunt „mai puternice” decât cele clasice. Dacă rezultatul unei căderi de monede depinde de mulți factori de influență, dar, în general, aceștia sunt determinati în mod unic în așa fel încât nu trebuie decât să faci o mașină precisă pentru aruncarea monedelor și vor cădea în același mod, atunci aleatorietatea " a dispărut”. Dacă, totuși, facem un automat care se înfige într-un nor de electroni, atunci rezultatul va fi determinat de faptul că fiecare lovitură va lovi întotdeauna ceva, doar cu o densitate diferită a esenței electronului în acest loc. Nu există alți factori, cu excepția distribuției statice a probabilității de a găsi parametrul măsurat în electron, iar acesta este un determinism cu totul diferit față de clasicii. Dar acesta este și determinism; este întotdeauna calculabilă, reproductibilă, doar cu o singularitate descrisă de funcția de undă. În același timp, un astfel de determinism cuantic se referă doar la o descriere holistică a undei cuantice. Dar, având în vedere absența timpului potrivit pentru o cuantă, ea interacționează absolut aleatoriu, adică. nu există un criteriu care să prezică în prealabil rezultatul măsurării totalității parametrilor săi. În acest sens al lui e (în viziunea clasică), este absolut nedeterminist.

Electronul există într-adevăr și într-adevăr sub forma unei formațiuni statice (și nu a unui punct care se rotește pe orbită) - o undă staționară de perturbare electrică, care are încă un efect relativist: perpendicular pe planul principal de „propagare” (este clar de ce între ghilimele:) câmpul electric ia naștere și o regiune statică de polarizare care este capabilă să influențeze aceeași regiune a altui electron: momentul magnetic. Polarizarea electrică într-un electron dă efectul unei sarcini electrice, reflectarea acesteia în spațiu sub forma posibilității de a influența alți electroni - sub forma unei sarcini magnetice, care nu există de la sine fără una electrică. Iar dacă într-un atom neutru electric sarcinile electrice sunt compensate de sarcinile nucleelor, atunci cele magnetice pot fi orientate într-o singură direcție și vom obține un magnet. Pentru o înțelegere mai profundă a acestui lucru - în articol .

Direcția în care este îndreptat momentul magnetic al unui electron se numește spin. Acestea. spin - o manifestare a metodei de suprapunere a unei undă de deformare electrică asupra ei însăși cu formarea unei undă staționară. Valoarea numerică a spinului corespunde caracteristicii suprapunerii undei asupra ei însuși.Pentru un electron: +1/2 sau -1/2 (semnul simbolizează direcția deplasării laterale a polarizării - "magnetic" vector).

Dacă există un electron pe stratul exterior de electroni al unui atom și dintr-o dată se alătură altul (formarea unei legături covalente), atunci ei, ca doi magneți, stau imediat în poziția 69, formând o configurație pereche cu o energie de legătură care trebuie spart pentru a împărți din nou acești electroni. Spinul total al unei astfel de perechi este 0.

Spinul este parametrul care joacă un rol important atunci când luăm în considerare stările încurcate. Pentru o cuantă electromagnetică care se propagă liber, esența parametrului condiționat „spin” este încă aceeași: orientarea componentei magnetice a câmpului. Dar nu mai este static și nu duce la apariția unui moment magnetic. Pentru a o repara, nu aveți nevoie de un magnet, ci de un slot pentru polarizare.

Pentru a însămânța idei despre încurcăturile cuantice, vă sugerez să citiți un articol popular și scurt al lui Alexei Levin: Pasiune în depărtare . Vă rugăm să urmați linkul și să citiți înainte de a continua :)

Deci, parametrii de măsurare specifici se realizează numai în timpul măsurării, iar înainte de aceasta au existat sub forma distribuției de probabilitate care constituia statica efectelor relativiste ale dinamicii de propagare a polarizării microcosmosului vizibile de macrocosmos. A înțelege esența a ceea ce se întâmplă în lumea cuantică înseamnă a pătrunde în manifestările unor astfel de efecte relativiste, care de fapt dau obiectului cuantic proprietățile de a fi. simultanîn diferite stări până în momentul unei anumite măsurători.

O „stare încâlcită” este o stare complet deterministă a două particule care au o dependență atât de identică de descrierea proprietăților cuantice încât la ambele capete apar corelații consistente, datorită particularităților esenței staticii cuantice, care au un comportament consistent. Spre deosebire de macrostatistica, în statistica cuantică este posibil să se păstreze astfel de corelații pentru obiectele care sunt separate în spațiu și timp și coordonate anterior în termeni de parametri. Acest lucru se manifestă în statisticile îndeplinirii inegalităților lui Bell.

Care este diferența dintre funcția de undă (descrierea noastră abstractă) a electronilor neîncurcați ai doi atomi de hidrogen (în ciuda faptului că parametrii săi vor fi numere cuantice general acceptate)? Nimic, cu excepția faptului că spinul electronului nepereche este aleatoriu fără a încălca inegalitățile lui Bell. În cazul formării unui orbital sferic pereche în atomul de heliu, sau în legăturile covalente a doi atomi de hidrogen, cu formarea unui orbital molecular generalizat cu doi atomi, parametrii celor doi electroni se dovedesc a fi reciproc consistenti . Dacă electronii încâlciți sunt împărțiți și încep să se miște în direcții diferite, atunci în funcția lor de undă apare un parametru care descrie deplasarea densității probabilității în spațiu din timp - traiectoria. Și asta nu înseamnă deloc că funcția este răspândită în spațiu, pur și simplu pentru că probabilitatea de a găsi un obiect devine zero la o anumită distanță de el și nimic nu rămâne în urmă care să indice probabilitatea de a găsi un electron. Acest lucru este cu atât mai evident în cazul în care perechile sunt distanțate în timp. Acestea. există doi descriptori locali și independenți ai particulelor care se mișcă în direcții opuse. Deși un descriptor general mai poate fi folosit, este dreptul celui care formalizează :)

În plus, mediul particulelor nu poate rămâne indiferent și este, de asemenea, supus modificării: descriptorii funcției de undă a particulelor mediului se schimbă și participă la statistica cuantică rezultată prin influența lor (dând naștere unor fenomene precum decoerența). Dar, de obicei, nimănui nu-i trece prin cap să descrie asta ca o funcție de undă generală, deși acest lucru este posibil.

În multe surse vă puteți familiariza cu aceste fenomene în detaliu.

M.B. Mensky scrie:

"Unul dintre scopurile acestui articol... este acela de a fundamenta punctul de vedere că există o formulare a mecanicii cuantice în care nu apar paradoxuri și în cadrul căreia se poate răspunde la toate întrebările pe care fizicienii le pun de obicei. Paradoxurile apar doar atunci când cercetătorul nu este mulțumit de acest nivel „fizic” al teoriei, când ridică întrebări care nu sunt acceptate în fizică, cu alte cuvinte, când își ia libertatea de a încerca să depășească limitele fizicii.. ...Caracteristicile specifice mecanicii cuantice asociate stărilor încurcate au fost formulate pentru prima dată în legătură cu paradoxul EPR, dar în prezent nu sunt percepute ca paradoxale. Pentru oamenii care lucrează profesional cu formalismul mecanic cuantic (adică, pentru majoritatea fizicienilor), nu există nimic paradoxal nici în perechile EPR, nici chiar în stări încurcate foarte complexe, cu un număr mare de termeni și un număr mare de factori în fiecare termen. Rezultatele oricăror experimente cu astfel de stări sunt, în principiu, ușor de calculat (deși dificultățile tehnice în calcularea stărilor complexe încurcate sunt, desigur, posibile)."

Deși, trebuie spus, în raționamentul despre rolul conștiinței, alegerea conștientă în mecanica cuantică, Mensky se dovedește a fi cel care ia" luați-vă libertatea de a încerca să treceți dincolo de fizică". Acest lucru amintește de încercările de a aborda fenomenele psihicului. Ca profesionist cuantic, Mensky este bun, dar în mecanismele psihicului, el, ca și Penrose, este naiv.

Foarte pe scurt și condiționat (doar pentru a înțelege esența) despre utilizarea stărilor încurcate în criptografia cuantică și teleportarea (pentru că aceasta este ceea ce lovește imaginația spectatorilor recunoscători).

Deci, criptografie. Trebuie să trimiteți secvența 1001

Folosim două canale. Pe prima pornim o particulă încurcată, pe a doua - informații despre cum să interpretăm datele primite sub forma unui bit.

Să presupunem că există o stare posibilă alternativă a spinului parametrului mecanic cuantic utilizat în stări condiționale: 1 sau 0. În acest caz, probabilitatea căderii lor cu fiecare pereche de particule eliberată este cu adevărat aleatorie și nu transmite nicio semnificație a.

Primul transfer. La măsurare Aici s-a dovedit că starea particulei este 1. Aceasta înseamnă că cealaltă are 0. Pentru a volum la sfârșit pentru a obține unitatea necesară, transmitem bitul 1. Acolo măsoară starea particulei și, pentru a afla ce înseamnă, o adaugă la 1 transmisă. Obțin 1. În același timp, verifică prin alb că încâlcirea nu a fost ruptă, adică. infa nu este interceptat.

Al doilea transfer. A ieșit din nou starea 1. Celălalt are 0. Trecem info - 0. Adunăm, obținem 0 necesar.

Treapta a treia. Starea de aici este 0. Acolo, înseamnă - 1. Pentru a obține 0, trecem 0. Adăugăm, obținem 0 (în bitul cel mai puțin semnificativ).

Al patrulea. Aici - 0, acolo - 1, este necesar ca acesta să fie interpretat ca 1. Transmitem informații - 0.

Aici în acest principiu. Interceptarea canalului de informații este inutilă din cauza unei secvențe complet necorelate (criptare cu cheia de stare a primei particule). Interceptarea unui canal încurcat - perturbă recepția și este detectată. Statistica transmisiei de la ambele capete (capătul de recepție are toate datele necesare la capătul transmis) conform Bell determină corectitudinea și neinterceptarea transmisiei.

Despre asta este teleportarea. Nu există o impunere arbitrară a unei stări unei particule, ci doar o predicție a ceea ce va fi această stare după ce (și numai după) particula de aici este scoasă din conexiune prin măsurare. Și apoi se spune că a existat un transfer al unei stări cuantice cu distrugerea stării complementare la punctul de plecare. După ce am primit informații despre starea de aici, se poate corecta într-un fel sau altul parametrul mecanic cuantic astfel încât să se dovedească a fi identic cu cel de aici, dar nu va mai fi aici și se vorbește despre îndeplinirea interdicției. la clonarea în stare legată.

Se pare că nu există analogi ai acestor fenomene în macrocosmos, nici bile, mere etc. din mecanica clasică nu poate servi la interpretarea manifestării unei astfel de naturi a obiectelor cuantice (de fapt, nu există obstacole fundamentale în acest sens, care vor fi arătate mai jos în linkul final). Aceasta este principala dificultate pentru cei care doresc să obțină o „explicație” vizibilă. Aceasta nu înseamnă că așa ceva nu este de conceput, așa cum se pretinde uneori. Aceasta înseamnă că este necesar să se lucreze destul de minuțios asupra reprezentărilor relativiste, care joacă un rol decisiv în lumea cuantică și conectează lumea cuantilor cu lumea macro.

Dar nici acest lucru nu este necesar. Să ne amintim principala sarcină a reprezentării: care ar trebui să fie legea de materializare a parametrului măsurat (care este descrisă de funcția de undă) astfel încât inegalitatea să nu fie încălcată la fiecare capăt, iar cu statistici comune de la ambele capete să fie încălcată . Există multe interpretări pentru înțelegerea acestui lucru folosind abstracții auxiliare. Ei vorbesc despre același lucru în diferite limbi ale unor astfel de abstracții. Dintre acestea, două sunt cele mai semnificative în ceea ce privește corectitudinea împărțită între purtătorii de reprezentări. Sper ca dupa ce s-a spus sa fie clar ce se intelege :)

Interpretarea de la Copenhaga dintr-un articol despre paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen:

" (EPR-paradox) - un paradox aparent... Într-adevăr, să ne imaginăm că pe două planete din părți diferite ale Galaxiei sunt două monede care cad întotdeauna în același mod. Dacă înregistrați rezultatele tuturor flipurilor și apoi le comparați, acestea se vor potrivi. Picăturile în sine sunt aleatorii, nu pot fi influențate în niciun fel. Este imposibil, de exemplu, să fiți de acord că un vultur este o unitate, iar o coadă este un zero și, astfel, să transmiteți un cod binar. La urma urmei, succesiunea de zerouri și unu va fi aleatorie la ambele capete ale firului și nu va avea nicio semnificație.

Se pare că paradoxul are o explicație compatibilă logic atât cu teoria relativității, cât și cu mecanica cuantică.

S-ar putea crede că această explicație este prea neplauzibilă. Este atât de ciudat că Albert Einstein nu a crezut niciodată într-un „zeu care joacă zaruri”. Dar testele experimentale atente ale inegalităților lui Bell au arătat că există accidente non-locale în lumea noastră.

Este important să subliniem o consecință a acestei logici deja menționate: măsurătorile asupra stărilor încurcate nu vor încălca relativitatea și cauzalitatea doar dacă acestea sunt cu adevărat aleatorii. Nu ar trebui să existe nicio legătură între circumstanțele măsurării și perturbarea, nici cea mai mică regularitate, pentru că altfel ar exista posibilitatea transmiterii instantanee a informațiilor. Astfel, mecanica cuantică (în interpretarea de la Copenhaga) și existența stărilor încurcate dovedesc existența indeterminismului în natură."

Într-o interpretare statistică, acest lucru se arată prin conceptul de „ansambluri statistice” (la fel):

Din punct de vedere al interpretării statistice, obiectele reale de studiu în mecanica cuantică nu sunt micro-obiecte unice, ci ansambluri statistice de micro-obiecte care se află în aceleași macro-condiții. În consecință, expresia „particula este într-o astfel de stare” înseamnă de fapt „particula aparține unui anume ansamblu statistic” (constând din multe particule similare). Prin urmare, alegerea unuia sau altui subansamblu în ansamblul inițial schimbă semnificativ starea particulei, chiar dacă nu a existat un impact direct asupra acesteia.

Ca o ilustrare simplă, luați în considerare următorul exemplu. Să luăm 1000 de monede colorate și să le aruncăm pe 1000 de coli de hârtie. Probabilitatea ca un „vultur” să fie imprimat pe o foaie aleasă aleatoriu este 1/2. Între timp, pentru foile pe care monedele sunt „cozi” în sus, aceeași probabilitate este 1 - adică avem posibilitatea de a stabili indirect natura tipăririi pe hârtie, uitându-se nu la foaia în sine, ci doar la monedă. Totuși, ansamblul asociat unei astfel de „măsurări indirecte” este complet diferit de cel original: nu mai conține 1000 de coli de hârtie, ci doar aproximativ 500!

Astfel, infirmarea relației de incertitudine în „paradoxul” EPR ar fi valabilă numai dacă pentru ansamblul original ar fi posibilă selectarea simultană a unui subansamblu nevid atât pe baza impulsului, cât și pe baza coordonatelor spațiale. Totuși, tocmai imposibilitatea unei astfel de alegeri este afirmată de relația de incertitudine! Cu alte cuvinte, „paradoxul” EPR se dovedește de fapt a fi un cerc vicios: presupune falsitatea faptului infirmat.

Varianta cu un „semnal superluminal” de la o particulă A la o particulă B se bazează și pe ignorarea faptului că distribuțiile de probabilitate ale valorilor cantităților măsurate caracterizează nu o pereche specifică de particule, ci un ansamblu statistic care conține un număr mare de astfel de perechi. Aici, ca o situație similară, putem considera situația în care o monedă colorată este aruncată pe o foaie în întuneric, după care foaia este scoasă și încuiată într-un seif. Probabilitatea ca un „vultur” să fie imprimat pe o foaie este a priori 1/2. Iar faptul că acesta se transformă imediat în 1 dacă aprindem lumina și ne asigurăm că moneda este „cozile” sus nu indică deloc capacitatea privirii noastre de a aburi pentru a influența într-un mod imaginar obiectele închise în seif.

Mai mult: AA Pechenkin Ensemble Interpretări ale mecanicii cuantice în SUA și URSS.

Și încă o interpretare de la http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm :

Interpretarea modală a lui Van Fraassen pornește din faptul că starea unui sistem fizic se schimbă doar cauzal, adică. în conformitate cu ecuația Schrödinger, totuși, această stare nu determină fără ambiguitate valorile mărimilor fizice găsite în timpul măsurării.

Popper dă aici exemplul său preferat: un biliard pentru copii (o tablă căptușită cu ace, pe care o minge de metal, simbolizând un sistem fizic, se rostogolește de sus - biliardul însuși simbolizează un dispozitiv experimental). Când mingea se află în vârful biliardului, avem o singură dispoziție, o singură tendință de a ajunge la un punct în partea de jos a tablei. Dacă am fixat mingea undeva la mijlocul tablei, am schimbat specificația experimentului și am primit o nouă predispoziție. Indeterminismul mecanic-cuantic este păstrat aici în întregime: Popper stipulează că biliardul nu este un sistem mecanic. Nu putem urmări traiectoria mingii. Dar „reducerea pachetelor de unde” nu este un act de observație subiectivă, este o redefinire conștientă a situației experimentale, o îngustare a condițiilor experienței.

Pentru a rezuma faptele

1. În ciuda caracterului absolut aleatoriu al pierderii unui parametru atunci când se măsoară o masă de perechi de particule încurcate, consistența se manifestă în fiecare astfel de pereche: dacă o particulă dintr-o pereche se dovedește a avea spin 1, atunci cealaltă particulă dintr-o pereche perechea are spin opus. Acest lucru este de înțeles în principiu: deoarece într-o stare pereche nu pot exista două particule care au același spin în aceeași stare de energie, atunci când sunt divizate, dacă se păstrează consistența, atunci spinurile sunt încă consecvente. De îndată ce spin-ul unuia este determinat, spin-ul celuilalt va deveni cunoscut, în ciuda faptului că aleatorietatea spin-ului în măsurătorile din ambele părți este absolută.

Permiteți-mi să clarific pe scurt imposibilitatea stărilor complet identice a două particule într-un singur loc în spațiu-timp, care în modelul structurii învelișului de electroni a unui atom se numește principiul Pauli, iar în considerarea mecanică cuantică a stărilor consistente - principiul imposibilității clonării obiectelor încurcate.

Există ceva (până acum necunoscut) care împiedică cu adevărat o cuantică sau o particulă corespunzătoare să fie într-o stare locală cu alta - complet identică în parametrii cuantici. Acest lucru se realizează, de exemplu, în efectul Casimir, când cuantele virtuale dintre plăci pot avea o lungime de undă nu mai mare decât intervalul. Și acest lucru se realizează în mod deosebit în descrierea unui atom, atunci când electronii unui atom dat nu pot avea parametri identici în orice, ceea ce este formalizat axiomatic de principiul Pauli.

Pe primul strat, cel mai apropiat, doar 2 electroni pot fi găsiți sub forma unei sfere (s-electroni). Dacă sunt două, atunci au rotiri diferite și sunt împerecheate (încurcate), formând o undă comună cu energia de legare care trebuie aplicată pentru a rupe această pereche.

În al doilea nivel, mai îndepărtat și mai energetic, pot exista 4 „orbitali” a doi electroni perechi sub forma unei undă staționară cu o formă ca un volum opt (electroni p). Acestea. energie mai mare i ocupă mai mult spațiu și permite mai multor perechi cuplate să coexiste. De primul strat, al doilea diferă energetic prin 1 posibilă stare de energie discretă (mai mulți electroni externi, care descriu un nor spațial mai mare, au și o energie mai mare).

Al treilea strat deja vă permite spațial să aveți 9 orbite sub forma unui quadrifoil (d-electroni), a patra - 16 orbite - 32 de electroni, forma care seamănă și cu volumul opt în combinații diferite ( f-electroni).

Forme de nori de electroni:

a – electronii s; b – electroni p; c – d-electroni.

Un astfel de set de stări discret diferite - numere cuantice - caracterizează posibilele stări locale ale electronilor. Și iată ce iese din asta.

Când doi electroni cu spini diferițiununivelul de energie (deși acest lucru nu este în mod fundamental necesar: http://www.membrana.ru/lenta/?9250), apoi se formează un „orbital molecular” comun cu un nivel de energie redus datorită energiei și legăturii. Doi atomi de hidrogen, fiecare având un electron nepereche, formează o suprapunere comună a acestor electroni - o legătură (covalentă simplă). Atâta timp cât există - cu adevărat doi electroni au o dinamică coordonată comună - o funcție de undă comună. Cât timp? „Temperatura” sau altceva care poate compensa energia legăturii o rupe. Atomii zboară separat cu electronii nemaiavând o undă comună, dar încă într-o stare complementară, reciproc consistentă de încurcare. Dar nu mai există nicio legătură :) Iată momentul în care nu mai merită să vorbim despre funcția de undă generală, deși caracteristicile probabilistice din punct de vedere al mecanicii cuantice rămân aceleași de parcă această funcție ar continua să descrie unda generală. Aceasta înseamnă doar păstrarea capacității de a afișa o corelație consistentă.

Metoda de obținere a electronilor încâlciți prin interacțiunea lor este descrisă: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html sau popular-schematic - în http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " Pentru a crea o „relație de incertitudine” pentru electroni, adică pentru a-i „confunda”, trebuie să vă asigurați că sunt identici din toate punctele de vedere și apoi să trageți acești electroni la separatorul de fascicul (separator de fascicul). Mecanismul „împarte” fiecare dintre electroni, aducându-i într-o stare cuantică de „suprapunere”, în urma căreia electronul se va deplasa pe una dintre cele două căi cu probabilitate egală.".

2. Cu statisticile de măsurare de ambele părți, consistența reciprocă a aleatoriei în perechi poate duce la o încălcare a inegalității lui Bell în anumite condiții. Dar nu prin utilizarea unei esențe mecanice cuantice speciale, dar necunoscute.

Următorul articol mic (bazat pe ideile expuse de R. Pnrose) vă permite să urmăriți (arătați principiul, exemplu) cum este posibil acest lucru: Relativitatea inegalităților lui Bell sau Mintea nouă a regelui gol. Acest lucru se arată și în lucrarea lui A.V. Belinsky, publicată în Uspekhi fizicheskikh nauk: Teorema lui Bell fără asumarea localității. O altă lucrare a lui A.V.Belinsky pentru reflecția celor interesați: teorema lui Bell pentru observabile tricotomice, precum și o discuție cu d.f.-m.s., prof., acad. Valery Borisovich Morozov (corifeu în general recunoscut al forumurilor Departamentului de Fizică al FRTK-MIPT și „cluburi”), unde Morozov propune să ia în considerare ambele lucrări ale lui A.V. Belinsky: Experiența aspectului: o întrebare pentru Morozov. Și pe lângă subiectul posibilității de încălcare a inegalităților lui Bell fără a introduce vreo acțiune pe rază lungă: Bell's Inequality Modeling.

Vă atrag atenția asupra faptului că „Relativitatea inegalităților lui Bell sau noua minte a regelui gol”, precum și „Teorema lui Bell fără asumarea localității” în contextul acestui articol nu pretind că descriu mecanismul mecanicii cuantice. incurcarea. Problema este prezentată în ultima propoziție a primului link: „Nu există niciun motiv să ne referim la încălcarea inegalităților lui Bell ca la o infirmare incontestabilă a oricărui model de realism local”. acestea. limita utilizării sale este teorema enunţată la început: „Pot exista modele de localitate clasică în care inegalităţile lui Bell sunt încălcate.”. Despre aceasta - explicații suplimentare în discuție.

O să-mi aduc propriul model.
„Încălcarea realismului local” este doar un efect relativist.
Nimeni (normal) nu argumentează cu faptul că pentru un sistem care se mișcă la viteza limită (viteza luminii în vid) nu există nici spațiu, nici timp (transformarea Lorentz în acest caz dă zero timp și spațiu), adică. pentru un cuantic este și aici și acolo, oricât de departe ar fi acolo.
Este clar că quantele încurcate au propriul lor punct de plecare. Și electronii sunt aceleași cuante în starea de undă staționară, adică. existând ici și colo deodată pe toată durata de viață a electronului. Toate proprietățile cuantelor se dovedesc a fi predeterminate pentru noi, cei care le percepem din exterior, de aceea. În cele din urmă suntem alcătuiți din quante care sunt aici și colo. Pentru ei, viteza de propagare a interacțiunii (viteza limită) este infinit de mare. Dar toate aceste infinitate sunt diferite, precum și în lungimi diferite de segmente, deși fiecare are un număr infinit de puncte, dar raportul acestor infinitități dă raportul lungimilor. Așa ne apar timpul și spațiul.
Pentru noi, realismul local este încălcat în experimente, dar nu pentru quanta.
Dar această discrepanță nu afectează în niciun fel realitatea, pentru că nu putem folosi o astfel de viteză infinită în practică. Nici informația, nici, în special materia, nu sunt transmise infinit de rapid în timpul „teleportării cuantice”.
Deci toate acestea sunt o glumă cu efecte relativiste, nimic mai mult. Ele pot fi folosite în criptografia cuantică sau orice altceva și nici nu pot fi folosite pentru acțiuni reale la distanță lungă.

Privim vizual esența a ceea ce arată inegalitățile lui Bell.
1. Dacă orientarea contoarelor la ambele capete este aceeași, atunci măsurarea spinării la ambele capete va fi întotdeauna inversă.
2. Dacă orientarea contoarelor este opusă, atunci rezultatul va fi același.
3. Dacă orientarea gabaritului din stânga diferă de orientarea celui din dreapta cu mai puțin de un anumit unghi, atunci punctul 1 va fi implementat și coincidențele se vor încadra în probabilitatea prezisă de Bell pentru particule independente.
4. Dacă unghiul depășește, atunci - punctul 2 și potrivirile vor fi mai mari decât probabilitatea prezisă de Bell.

Acestea. la un unghi mai mic, vom obține valori predominant opuse ale spinurilor, iar la un unghi mai mare, predominant cele coincidente.
De ce se întâmplă acest lucru cu spinul poate fi imaginat, ținând cont de faptul că spinul unui electron este un magnet și este, de asemenea, măsurat prin orientarea câmpului magnetic (sau într-un cuantic liber, spinul este direcția de polarizare și este măsurat prin orientarea golului prin care trebuie să cadă planul de rotaţie de polarizare).
Este clar că prin trimiterea de magneți care au fost legați inițial și și-au păstrat orientarea reciprocă atunci când sunt trimiși, îi vom influența cu un câmp magnetic în timpul măsurării (întoarcerea într-o direcție sau alta) în același mod cum se întâmplă în paradoxurile cuantice.
Este clar că atunci când întâlnește un câmp magnetic (inclusiv spinul altui electron), spinul se orientează în mod necesar în conformitate cu acesta (mutual opus în cazul spinului altui electron). De aceea, ei spun că „orientarea rotației apare doar în cursul măsurării”, dar depinde de poziția sa inițială (în ce direcție să se rotească) și de direcția de influență a contorului.
Este clar că nu sunt necesare acțiuni pe distanță lungă pentru aceasta, la fel cum nu este necesar să se prescrie un astfel de comportament în starea inițială a particulelor.
Am motive să cred că până acum, atunci când se măsoară spinul electronilor individuali, stările intermediare ale spinului nu sunt luate în considerare, ci doar predominant - de-a lungul câmpului de măsurare și împotriva câmpului. Exemple de metode: , . Merită să acordați atenție datei de dezvoltare a acestor metode, care este ulterioară experimentelor descrise mai sus.
Modelul prezentat, desigur, este simplificat (în fenomenele cuantice, spinul nu este tocmai magneții adevărați, deși ei sunt cei care furnizează toate fenomenele magnetice observate) și nu ține cont de multe nuanțe. Prin urmare, nu este o descriere a unui fenomen real, ci arată doar un principiu posibil. Și, de asemenea, arată cât de rău este să ai încredere pur și simplu în formalismul descriptiv (formule) fără a înțelege esența a ceea ce se întâmplă.
În același timp, teorema lui Bell este corectă în formularea din articolul lui Aspek: „este imposibil de găsit o teorie cu un parametru suplimentar care să satisfacă descrierea generală, care reproduce toate predicțiile mecanicii cuantice”. și deloc în formularea lui Penrose, ci: „se dovedește că este imposibil să se reproducă predicțiile teoriei cuantice în acest mod (non-cuantic).”. În mod clar, pentru a demonstra teoria conform lui Penrose, este necesar să se demonstreze că inegalitățile lui Bell nu pot fi încălcate de niciun alt model decât un experiment de mecanică cuantică.

Acesta este un exemplu oarecum exagerat, s-ar putea spune vulgar, de interpretare, doar pentru a arăta cum cineva poate fi înșelat în astfel de rezultate. Dar să dăm o semnificație clară a ceea ce a vrut Bell să demonstreze și a ceea ce se întâmplă de fapt. Bell a creat un experiment care arată că în întanglement nu există un „algoritm a”, o corelație predeterminată (cum au insistat adversarii la acea vreme, spunând că există niște parametri ascunși care determină o astfel de corelație). Și atunci probabilitățile din experimentele sale ar trebui să fie mai mari decât probabilitatea unui proces cu adevărat aleatoriu (de ce este bine descris mai jos).
DAR, de fapt, pur și simplu au aceleași dependențe probabilistice. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că nu există o legătură predeterminată, predeterminată între fixarea unui parametru printr-o măsurătoare, dar un astfel de rezultat al fixării provine din faptul că procesele au aceeași funcție de probabilitate (complementară) (care, în general, decurge direct din concepte mecanice cuantice), este ceea ce este realizarea unui parametru în timpul fixării, care nu a fost definit din cauza absenței spațiului și timpului în „cadru de referință” al acestuia, datorită dinamicii maxime posibile a existenței sale (efectul relativist formalizat de Lorentz). transformări, vezi Vacuum, quanta, matter).

Așa descrie Brian Greene esența metodologică a experienței lui Bell în cartea sa The Fabric of the Cosmos. De la el, fiecare dintre cei doi jucători a primit multe cutii, fiecare cu trei uși. Dacă primul jucător deschide aceeași ușă ca al doilea într-o cutie cu același număr, atunci clipește cu aceeași lumină: roșu sau albastru.
Primul jucător Scully presupune că acest lucru este asigurat de programul de culoare flash încorporat în fiecare pereche, în funcție de ușă, al doilea jucător Mulder consideră că flash-urile urmează cu aceeași probabilitate, dar sunt cumva conectate (prin acțiune non-locală cu rază lungă). ). Potrivit celui de-al doilea jucător, experiența decide totul: dacă programul este, atunci probabilitatea de aceleași culori atunci când uși diferite sunt deschise aleatoriu ar trebui să fie mai mare de 50%, contrar probabilității adevărate aleatorii. El a dat un exemplu de ce:
Doar de dragul concretizării, să ne imaginăm că programul pentru sferă într-o cutie separată produce culori albastre (prima ușă), albastru (a doua ușă) și roșu (a treia ușă). Acum, deoarece amândoi alegem una dintre cele trei uși, există un total de nouă combinații posibile de uși pe care le putem alege să le deschidem pentru această cutie. De exemplu, pot alege ușa de sus a cutiei mele, în timp ce tu poți alege ușa laterală a cutiei tale; sau pot alege usa din fata si tu poti alege usa de sus; si asa mai departe."
— Oh, sigur. Scully a sărit în sus. „Dacă numim ușa de sus 1, ușa laterală 2 și ușa din față 3, atunci cele nouă combinații posibile de uși sunt doar (1,1), (1,2), (1,3), (2,1). ), (2.2), (2.3), (3.1), (3.2) și (3.3)."
„Da, așa este”, continuă Mulder. - „Acum, punctul important: dintre aceste nouă posibilități, observăm că cinci combinații de uși - (1.1), (2.2), (3.3), (1.2) și (2.1) - duc la rezultatul că vedem sferele în cutiile noastre clipind aceleași culori.
Primele trei combinații de uși sunt cele în care alegem aceleași uși și, după cum știm, asta duce întotdeauna la faptul că vedem aceleași culori. Celelalte două combinații de uși (1,2) și (2,1) au ca rezultat aceleași culori deoarece programul dictează că sferele vor clipi de aceeași culoare - albastru - dacă fie ușa 1, fie ușa 2 este deschisă. Deci, deoarece 5 este mai mare decât jumătate din 9, aceasta înseamnă că pentru mai mult de jumătate - mai mult de 50 la sută - dintre posibilele combinații de uși pe care le putem alege să le deschidem, sferele vor clipi de aceeași culoare.”
— Dar stai, protestează Scully. "Acesta este doar un exemplu de program special: albastru, albastru, roșu. În explicația mea, am presupus că casetele cu numere diferite ar putea și, în general, ar avea programe diferite."
„Serios, nu contează. Concluzia este valabilă pentru oricare dintre programele posibile.

Și acesta este într-adevăr cazul dacă avem de-a face cu un program. Dar acest lucru nu este deloc cazul dacă avem de-a face cu dependențe aleatorii pentru multe experimente, dar fiecare dintre aceste aleatorii are aceeași formă în fiecare experiment.
În cazul electronilor, atunci când au fost perechi pentru prima dată, ceea ce le asigură spinurile lor complet dependente (reciproc opuse) și împrăștiate, această interdependență, desigur, se păstrează cu o imagine de ansamblu completă a probabilității reale de abandon și în faptul că aceasta se poate spune dinainte cum spinurile celor doi electroni dintr-o pereche sunt imposibile până când unul dintre ei este determinat, dar ei „deja” (dacă pot spune așa în legătură cu ceva care nu are propria metrică de timp și spațiu) au o anumită poziție relativă.

Mai departe în cartea lui Brian Green:
există o modalitate de a examina dacă am intrat din neatenție în conflict cu SRT. Proprietatea comună pentru materie și energie este că pot transfera informații prin deplasarea dintr-un loc în altul. Fotonii, care călătoresc de la o stație de transmisie radio la receptorul dvs., transportă informații. Electronii, care călătoresc prin cablurile Internetului către computerul tău, transportă informații. În orice situație în care ceva – chiar și ceva neidentificat – este menit să se miște mai repede decât viteza luminii, un test sigur este să întrebi dacă transmite sau cel puțin poate transmite informații. Dacă răspunsul este nu, raționamentul standard trece că nimic nu depășește viteza luminii și SRT rămâne necontestat. În practică, fizicienii folosesc adesea acest test pentru a determina dacă un proces subtil încalcă legile relativității speciale. Nimic nu a supraviețuit acestui test.

Cât priveşte abordarea lui R. Penrose şi etc. interpreți, apoi din lucrarea sa Penrouz.djvu voi încerca să evidențiez acea atitudine fundamentală (viziune asupra lumii) care duce direct la viziuni mistice despre non-localitate (cu comentariile mele - culoare neagră):

A fost necesar să găsim o cale care să ne permită să separăm adevărul de ipoteze în matematică - un fel de procedură formală, prin care se putea spune cu certitudine dacă o anumită afirmație matematică este adevărată sau nu. (obiecție vezi metoda lui Aristotel și Adevărul, criteriile adevărului). Până când această problemă nu este rezolvată corespunzător, cu greu se poate spera serios la succes în rezolvarea altor probleme, mult mai complexe - cele care privesc natura forțelor care mișcă lumea, indiferent de relația pe care aceste forțe ar putea avea cu adevărul matematic. Conștientizarea că matematica de nerefuzat este cheia înțelegerii universului este poate prima dintre cele mai importante descoperiri ale științei în general. Chiar și egiptenii și babilonienii antici au ghicit despre adevăruri matematice de diferite tipuri, dar prima piatră în fundamentul înțelegerii matematice ...
... oamenii au avut pentru prima dată ocazia să formuleze afirmații de încredere și evident de nerefuzat - afirmații, al căror adevăr nu este pus la îndoială nici astăzi, în ciuda faptului că știința a făcut un pas mult înainte din acele vremuri. Pentru prima dată, natura cu adevărat atemporală a matematicii a fost dezvăluită oamenilor.
Ce este o demonstrație matematică? În matematică, o demonstrație este un raționament impecabil care folosește doar tehnicile logicii pure. (logica pură nu există. Logica este o formalizare axiomatică a tiparelor și a relațiilor găsite în natură) care să permită tragerea unei concluzii fără ambiguitate cu privire la validitatea unuia sau altuia enunț matematic pe baza validității oricăror alte enunțuri matematice, fie prestabilite într-un mod similar, fie nefiind deloc nevoie de demonstrație (enunțuri elementare speciale, adevărul de care, în opinia generală, este de la sine înțeles, se numesc axiome) . O afirmație matematică dovedită este de obicei numită teoremă. Aici nu-l înțeleg: la urma urmei, există teoreme pur și simplu afirmate, dar nu dovedite.
... Conceptele matematice obiective ar trebui reprezentate ca obiecte atemporale; nu trebuie să credem că existența lor începe în momentul în care apar într-o formă sau alta în imaginația umană.
... Astfel, existența matematică diferă nu numai de existența fizicului, ci și de existența cu care percepția noastră conștientă este capabilă să înzestreze obiectul. Cu toate acestea, este în mod clar legat de ultimele două forme de existență - adică de existența fizică și mentală. conexiune este un concept complet fizic, ce înseamnă Penrose aici?- iar conexiunile corespunzătoare sunt pe cât de fundamentale, pe atât de misterioase.
Orez. 1.3. Trei „lumi” - matematică, fizică și mentală platoniciene - și trei ghicitori fundamentale care le leagă...
... Deci, conform celui prezentat în fig. 1.3, întreaga lume fizică este controlată de legile matematice. În capitolele ulterioare ale cărții, vom vedea că există dovezi puternice (deși incomplete) care să susțină acest punct de vedere. Dacă credem aceste dovezi, atunci trebuie să admitem că tot ceea ce există în universul fizic, până la cel mai mic detaliu, este într-adevăr guvernat de principii matematice precise - poate ecuații. Iată-mă doar că mă bucur în liniște....
...Dacă este așa, atunci acțiunile noastre fizice sunt complet și complet subordonate unui astfel de control matematic universal, deși acest „control” permite totuși o anumită aleatorie în comportament, controlată de principii probabilistice stricte.
Mulți oameni încep să se simtă foarte inconfortabil cu astfel de presupuneri; pentru mine și pentru mine, mărturisesc, aceste gânduri provoacă o oarecare anxietate.
... Poate că, într-un anumit sens, cele trei lumi nu sunt deloc entități separate, ci doar reflectă diverse aspecte ale unui adevăr mai fundamental (am subliniat) care descrie lumea în întregime - un adevăr despre care în prezent nu îl înțelegem. au cele mai mici concepte. - curat Mistic....
.................
Se dovedește chiar că există regiuni de pe ecran care sunt inaccesibile pentru particulele emise de sursă, în ciuda faptului că particulele ar putea intra cu succes în aceste regiuni atunci când doar una dintre fante era deschisă! Deși petele apar pe ecran pe rând în poziții localizate, și deși fiecare întâlnire a particulei cu ecranul poate fi asociată cu un anumit act de emisie a particulei de către sursă, comportamentul particulei între sursă și ecranul, inclusiv ambiguitatea asociată cu prezența a două goluri în barieră, este similar cu comportamentul unei unde, în care valul Când o particulă se ciocnește de un ecran, detectează ambele fante simultan. În plus (și acest lucru este deosebit de important pentru scopurile noastre imediate), distanța dintre franjuri de pe ecran corespunde lungimii de undă A undei particulelor noastre, raportată la impulsul particulei p prin fosta formulă XXXX.
Toate acestea sunt destul de posibile, va spune un sceptic sobru, dar acest lucru nu ne obligă încă să facem o identificare atât de absurdă a impulsului energetic cu un fel de operator! Da, exact asta vreau să spun: un operator este doar un formalism pentru a descrie un fenomen în cadrul anumit al său, și nu o identitate cu fenomenul.
Bineînțeles că nu ne obligă, dar ar trebui să ne întoarcem de la un miracol când ni se apare?! Ce este acest miracol? Miracolul este că această aparentă absurditate a faptului experimental (valurile se dovedesc a fi particule, iar particulele se dovedesc a fi unde) poate fi adusă în sistem cu ajutorul unui formalism matematic frumos, în care impulsul este într-adevăr identificat cu " diferențiere în coordonate” și energie cu „diferențiere în timp”.
... Toate acestea sunt în regulă, dar cum rămâne cu vectorul de stare? Ce te împiedică să recunoști că reprezintă realitatea? De ce fizicienii sunt adesea extrem de reticenți în a lua o astfel de poziție filozofică? Nu doar fizicienii, ci și cei care au totul în ordine cu o viziune holistică asupra lumii și nu sunt înclinați să fie conduși la raționamente subdeterminate.
.... Dacă doriți, vă puteți imagina că funcția de undă a unui foton părăsește sursa sub forma unui pachet de undă clar definit de dimensiuni mici, apoi, după întâlnirea cu separatorul de fascicul, este împărțit în două părți, dintre care unul este reflectat de splitter, iar celălalt trece prin el, de exemplu, într-o direcție perpendiculară. În ambele, am făcut ca funcția de undă să se împartă în două părți în primul divizor de fascicul... Axioma 1: Cuantumul nu este divizibil. O persoană care vorbește despre jumătățile unui cuantic în afara lungimii sale de undă este percepută de mine cu nu mai puțin scepticism decât o persoană care creează un nou univers cu fiecare schimbare a stării cuantii. Axioma 2: fotonul nu își schimbă traiectoria, iar dacă s-a schimbat, atunci aceasta este reemisia fotonului de către electron. Pentru că o cuantică nu este o particulă elastică și nu există nimic din care să sară. Din anumite motive, în toate descrierile unor astfel de experiențe, aceste două lucruri sunt evitate, deși au o semnificație mai elementară decât efectele descrise. Nu înțeleg de ce spune Penrose asta, trebuie să știe despre indivizibilitatea cuantumului, mai mult, a menționat-o în descrierea cu două fante. În astfel de cazuri miraculoase, trebuie totuși să încercăm să rămânem în cadrul axiomelor de bază, iar dacă acestea intră în conflict cu experiența, aceasta este o ocazie de a gândi mai atent la metodologie și interpretare.
Să acceptăm deocamdată, măcar ca model matematic al lumii cuantice, această descriere curioasă, conform căreia o stare cuantică evoluează în timp sub forma unei funcții de undă, de obicei „unsă” pe tot spațiul (dar cu capacitatea de a focalizați într-o zonă mai limitată), iar apoi, când se face o măsurătoare, această stare devine ceva localizat și destul de definit.
Acestea. vorbește serios despre posibilitatea de a mânji ceva timp de câțiva ani lumină cu posibilitatea unei schimbări reciproce instantanee. Aceasta poate fi reprezentată pur abstract - ca păstrarea unei descrieri formalizate pe fiecare dintre laturi, dar nu sub forma unui fel de entitate reală, reprezentată de natura cuantumului. Iată o continuitate clară a ideii de realitate a existenței formalismelor matematice.

De aceea îl privesc atât pe Penrose, cât și pe alți fizicieni similari cu minte promistică, cu mare scepticism, în ciuda autorității lor foarte răsunătoare...

În cartea lui S. Weinberg Dreams of a Final Theory:
Filosofia mecanicii cuantice este atât de irelevantă pentru utilizarea efectivă a acesteia încât se începe să bănuiască că toate întrebările profunde despre sensul măsurării sunt de fapt goale, generate de imperfecțiunea limbajului nostru, care a fost creat într-o lume guvernată practic de legile lui. fizica clasica.

În articolul Ce este localitatea și de ce nu este în lumea cuantică? , unde problema este rezumată pe baza evenimentelor recente de Alexander Lvovsky, un angajat al RCC și profesor la Universitatea din Calgary:
Nonlocalitatea cuantică există doar în cadrul interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice. În conformitate cu aceasta, atunci când se măsoară o stare cuantică, se prăbușește. Dacă luăm ca bază interpretarea multi-lumi, care spune că măsurarea unei stări doar extinde suprapunerea la observator, atunci nu există o nonlocalitate. Aceasta este doar o iluzie a unui observator care „nu știe” că a intrat într-o stare încurcată cu o particulă la capătul opus al liniei cuantice.

Câteva concluzii din articol și discuția deja existentă.
În prezent, există o mulțime de interpretări ale diferitelor niveluri de sofisticare, încercând nu numai să descrie fenomenul de încurcare și alte „efecte non-locale”, ci să descrie ipoteze despre natura (mecanismele) acestor fenomene, de exemplu. ipoteze. Mai mult, predomină opinia că este imposibil să ne imaginăm ceva în acest domeniu, dar nu se poate baza decât pe anumite formalizări.
Cu toate acestea, aceleași formalizări pot arăta cu aproximativ aceeași persuasivitate orice își dorește interpretul, până la a descrie apariția unui nou univers de fiecare dată, în momentul incertitudinii cuantice. Și din moment ce astfel de momente apar în timpul observației, atunci aduceți conștiința - ca un participant direct la fenomenele cuantice.
Pentru o justificare detaliată - de ce această abordare pare complet greșită - vezi articolul Euristică.
Deci, ori de câte ori un alt matematician cool începe să demonstreze ceva de genul unității naturii a două fenomene complet diferite pe baza asemănării descrierii lor matematice (de exemplu, acest lucru se face serios cu legea lui Coulomb și legea gravitației a lui Newton) sau „explica” încurcarea cuantică prin „dimensiune” specială fără a-mi imagina întruchiparea reală (sau existența meridianelor în formalismul meu pământenilor), o voi ține gata:)

Entanglementul cuantic, sau „acțiunea înfricoșătoare la distanță”, așa cum a numit-o Albert Einstein, este un fenomen mecanic cuantic în care stările cuantice a două sau mai multe obiecte devin interdependente. Această dependență se păstrează chiar dacă obiectele sunt îndepărtate unul de celălalt pe mulți kilometri. De exemplu, puteți încurca o pereche de fotoni, puteți duce unul dintre ei într-o altă galaxie și apoi măsurați rotația celui de-al doilea foton - și va fi opus rotației primului foton și invers. Ei încearcă să adapteze întanglementul cuantic pentru transmiterea instantanee de date pe distanțe gigantice sau chiar pentru teleportare.

Fizicienii de la Universitatea Scoțiană din Glasgow au raportat un experiment în care oamenii de știință au reușit să obțină prima fotografie a particulelor. Fenomenele conform standardelor fizicii sunt atât de ciudate încât până și marele om de știință al secolului al XX-lea a numit-o „acțiune înfricoșătoare la distanță”. Realizarea oamenilor de știință scoțieni este foarte importantă pentru dezvoltarea noilor tehnologii. De ce? Să ne dăm seama.

Am scris în mod repetat despre faptul că dispozitivele de comunicare cuantică sunt testate din când în când în diferite părți ale lumii. S-ar părea că toate acestea nu vor merge mai departe decât experimentele în curând, dar acum, după cum raportează agenția de presă Xinhua, China a finalizat crearea primei rețele comerciale de comunicații cuantice ultrasecurizate din țară. Punerea în funcțiune este planificată în viitorul apropiat.