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confusione quantistica. Entanglement quantistico - corpo umano - conoscenza di sé - catalogo di articoli - amore incondizionato. Cosa sappiamo dei quanti e delle loro stranezze

confusione quantistica. Entanglement quantistico - corpo umano - conoscenza di sé - catalogo di articoli - amore incondizionato. Cosa sappiamo dei quanti e delle loro stranezze

Traduzione

entanglement quantistico- uno dei concetti più complessi della scienza, ma i suoi principi di base sono semplici. E se lo capisci, l'entanglement apre la strada a una migliore comprensione di concetti come i molti mondi della teoria quantistica.

Un'incantevole aura di mistero circonda la nozione di entanglement quantistico e l'affermazione (in qualche modo) correlata della teoria quantistica secondo cui devono esserci "molti mondi". Eppure, in fondo, queste sono idee scientifiche con un significato mondano e applicazioni specifiche. Vorrei spiegare i concetti di entanglement e molti mondi in modo semplice e chiaro come li conosco io stesso.

io

Si pensa che l'entanglement sia un fenomeno unico nella meccanica quantistica, ma non lo è. In effetti, sarebbe più comprensibile (sebbene un approccio insolito) iniziare con una versione semplice, non quantistica (classica) dell'entanglement. Questo ci permetterà di separare le sottigliezze associate all'entanglement stesso dalle altre stranezze della teoria quantistica.

L'entanglement appare in situazioni in cui abbiamo informazioni parziali sullo stato di due sistemi. Ad esempio, due oggetti possono diventare i nostri sistemi: chiamiamoli kaon. "K" indicherà oggetti "classici". Ma se vuoi davvero immaginare qualcosa di concreto e piacevole, immagina che queste siano torte.

I nostri kaon avranno due forme, quadrate o rotonde, e queste forme indicheranno i loro possibili stati. Quindi i quattro possibili stati congiunti di due kaoni saranno: (quadrato, quadrato), (quadrato, cerchio), (cerchio, quadrato), (cerchio, cerchio). La tabella mostra la probabilità che il sistema si trovi in uno dei quattro stati elencati.

Diremo che i kaon sono "indipendenti" se la conoscenza dello stato di uno di essi non ci fornisce informazioni sullo stato dell'altro. E questa tabella ha una tale proprietà. Se il primo kaon (torta) è quadrato, non conosciamo ancora la forma del secondo. Al contrario, la forma del secondo non ci dice nulla sulla forma del primo.

D'altra parte, diciamo che due kaon sono intrecciati se le informazioni su uno migliorano la nostra conoscenza dell'altro. La seconda tavoletta ci mostrerà un forte entanglement. In questo caso, se il primo kaon è rotondo, sapremo che anche il secondo è rotondo. E se il primo kaon è quadrato, il secondo sarà lo stesso. Conoscendo la forma di uno, possiamo determinare in modo univoco la forma dell'altro.

La versione quantistica dell'entanglement sembra, infatti, la stessa: è una mancanza di indipendenza. Nella teoria quantistica, gli stati sono descritti da oggetti matematici chiamati funzioni d'onda. Le regole che combinano le funzioni d'onda con le possibilità fisiche danno origine a complicazioni molto interessanti, di cui parleremo più avanti, ma il concetto base di conoscenza entanglement che abbiamo dimostrato per il caso classico rimane lo stesso.

Sebbene le torte non possano essere considerate sistemi quantistici, l'entanglement nei sistemi quantistici si verifica naturalmente, ad esempio dopo le collisioni di particelle. In pratica, gli stati non aggrovigliati (indipendenti) possono essere considerati eccezioni rare, poiché le correlazioni sorgono tra loro durante l'interazione dei sistemi.

Consideriamo, ad esempio, le molecole. Sono costituiti da sottosistemi, in particolare elettroni e nuclei. Lo stato energetico minimo di una molecola, in cui si trova di solito, è uno stato altamente intrecciato di elettroni e un nucleo, poiché la disposizione di queste particelle costituenti non sarà in alcun modo indipendente. Quando il nucleo si muove, l'elettrone si muove con esso.

Torniamo al nostro esempio. Se scriviamo Φ■, Φ● come funzioni d'onda che descrivono il sistema 1 nei suoi stati quadrati o rotondi, e ψ■, ψ● per funzioni d'onda che descrivono il sistema 2 nei suoi stati quadrati o rotondi, allora nel nostro esempio di lavoro, tutti gli stati possono essere descritto, come:

Indipendente: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

Impigliato: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

La versione indipendente può anche essere scritta come:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

Si noti come in quest'ultimo caso le parentesi separino nettamente il primo e il secondo sistema in parti indipendenti.

Ci sono molti modi per creare stati entangled. Uno è misurare il sistema composito che fornisce informazioni parziali. È possibile sapere, ad esempio, che due sistemi hanno concordato di essere della stessa forma senza sapere quale forma hanno scelto. Questo concetto diventerà importante poco dopo.

Le conseguenze più caratteristiche dell'entanglement quantistico, come gli effetti Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) e Greenberg-Horn-Seilinger (GHZ), derivano dalla sua interazione con un'altra proprietà della teoria quantistica chiamata "principio di complementarità". Per discutere di EPR e GHZ, permettetemi innanzitutto di presentarvi questo principio.

Fino a questo punto, abbiamo immaginato che i kaon abbiano due forme (quadrata e rotonda). Ora immagina che siano disponibili anche in due colori: rosso e blu. Considerando i sistemi classici come le torte, questa proprietà aggiuntiva significherebbe che un kaon può esistere in uno dei quattro possibili stati: quadrato rosso, cerchio rosso, quadrato blu e cerchio blu.

Ma le torte quantistiche sono torte quantistiche... O quantoni... Si comportano in modo abbastanza diverso. Il fatto che un quantone in alcune situazioni possa avere una forma e un colore diversi non significa necessariamente che abbia contemporaneamente sia una forma che un colore. In realtà, buon senso, che Einstein pretendeva dalla realtà fisica, non corrisponde ai fatti sperimentali, che vedremo presto.

Possiamo misurare la forma di un quantone, ma così facendo perdiamo tutte le informazioni sul suo colore. Oppure possiamo misurare un colore ma perdere informazioni sulla sua forma. Secondo la teoria quantistica, non possiamo misurare contemporaneamente forma e colore. La visione di nessuno della realtà quantistica è completa; bisogna tenere conto di molte immagini diverse e mutuamente esclusive, ognuna delle quali ha una propria idea incompleta di ciò che sta accadendo. Questa è l'essenza del principio di complementarità, così come è stato formulato da Niels Bohr.

Di conseguenza, la teoria quantistica ci costringe a stare attenti nell'attribuire proprietà alla realtà fisica. Per evitare polemiche, si deve riconoscere che:

Non c'è proprietà se non è stata misurata.
La misurazione è un processo attivo che modifica il sistema da misurare

II

Descriviamo ora due esempi, ma non classici, illustrazioni delle stranezze della teoria quantistica. Entrambi sono stati testati in esperimenti rigorosi (negli esperimenti reali, le persone non misurano le forme ei colori delle torte, ma il momento angolare degli elettroni).

Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen (EPR) hanno descritto lo straordinario effetto che si verifica quando due sistemi quantistici sono intrecciati. L'effetto EPR combina una forma speciale, sperimentalmente realizzabile di entanglement quantistico con il principio di complementarità.

Una coppia EPR è composta da due quantoni, ciascuno dei quali può essere misurato in forma o colore (ma non entrambi). Supponiamo di avere molte di queste coppie, sono tutte uguali, e possiamo scegliere quali misurazioni prendiamo sui loro componenti. Se misuriamo la forma di uno dei membri della coppia EPR, è altrettanto probabile che otteniamo un quadrato o un cerchio. Se misuriamo il colore, con la stessa probabilità otteniamo rosso o blu.

Interessanti effetti che sembravano paradossali per EPR si verificano quando misuriamo entrambi i membri della coppia. Quando misuriamo il colore di entrambi i membri, o la loro forma, scopriamo che i risultati corrispondono sempre. Cioè, se scopriamo che uno di loro è rosso e poi misuriamo il colore del secondo, scopriamo anche che è rosso - e così via. D'altra parte, se misuriamo la forma dell'uno e il colore dell'altro, non si osserva alcuna correlazione. Cioè, se il primo era un quadrato, il secondo con la stessa probabilità può essere blu o rosso.

Secondo la teoria quantistica, otterremo tali risultati anche se i due sistemi sono separati da un'enorme distanza e le misurazioni vengono eseguite quasi contemporaneamente. La scelta del tipo di misurazione in una posizione sembra influenzare lo stato del sistema altrove. Questa "azione spaventosa a distanza", come la definì Einstein, sembra richiedere la trasmissione di informazioni - nel nostro caso, informazioni sulla misurazione effettuata - a una velocità superiore a quella della luce.

Ma lo è? Finché non so che risultato hai ottenuto, non so cosa aspettarmi. Ottengo informazioni utili quando ottengo il tuo risultato, non quando effettui una misurazione. E qualsiasi messaggio contenente il risultato che hai ricevuto deve essere trasmesso in qualche modo fisico, più lento della velocità della luce.

Con ulteriori studi, il paradosso è ancora più distrutto. Consideriamo lo stato del secondo sistema, se la misura del primo ha dato un colore rosso. Se decidiamo di misurare il colore del secondo quantone, otteniamo il rosso. Ma per il principio di complementarietà, se decidiamo di misurarne la forma quando è nello stato "rosso", avremo le stesse possibilità di ottenere un quadrato o un cerchio. Pertanto, il risultato dell'EPR è logicamente predeterminato. Questa è solo una rivisitazione del principio di complementarità.

Non c'è paradosso nel fatto che eventi lontani siano correlati. Dopotutto, se mettiamo uno dei due guanti di una coppia in scatole e lo mandiamo in diverse parti del pianeta, non sorprende che guardando in una scatola, posso determinare a quale mano è destinato l'altro guanto. Allo stesso modo, in tutti i casi, la correlazione delle coppie EPR deve essere fissata su di esse quando sono vicine in modo che possano resistere alla successiva separazione come se avessero una memoria. La stranezza del paradosso EPR non sta nella possibilità di correlazione in sé, ma nella possibilità della sua conservazione sotto forma di addizioni.

III

Daniel Greenberger, Michael Horn e Anton Zeilinger hanno scoperto un altro grande esempio di entanglement quantistico. Comprende tre dei nostri quantoni, che si trovano in uno stato entangled appositamente preparato (stato GHZ). Distribuiamo ciascuno di essi a diversi sperimentatori remoti. Ognuno sceglie, in modo indipendente e casuale, se misurare un colore o una forma e registra il risultato. L'esperimento viene ripetuto molte volte, ma sempre con tre quantoni nello stato GHZ.

Ogni singolo sperimentatore riceve risultati casuali. Misurando la forma del quantone, ottiene un quadrato o un cerchio con uguale probabilità; misurando il colore del quantone, ottiene rosso o blu con uguale probabilità. Mentre tutto è normale.

Ma quando gli sperimentatori si riuniscono e confrontano i risultati, l'analisi rivela un risultato sorprendente. Diciamo che chiamiamo "genere" la forma quadrata e il colore rosso, e i cerchi e Colore blu- "il male". Gli sperimentatori scoprono che se due di loro decidono di misurare la forma e il terzo sceglie il colore, allora 0 o 2 misurazioni sono "malvagie" (cioè rotonde o blu). Ma se tutti e tre decidono di misurare il colore, allora 1 o 3 misurazioni sono malvagie. La meccanica quantistica lo prevede, ed è esattamente ciò che accade.

Domanda: La quantità di male è pari o dispari? Entrambe le possibilità sono realizzate in diverse dimensioni. Dobbiamo abbandonare questo problema. Non ha senso parlare della quantità di male in un sistema senza considerare come viene misurato. E questo porta a contraddizioni.

L'effetto GHZ, come lo descrive il fisico Sidney Colman, è "uno schiaffo in faccia alla meccanica quantistica". Rompe l'aspettativa abituale e appresa che i sistemi fisici abbiano proprietà predeterminate indipendentemente dalla loro misurazione. Se così fosse, l'equilibrio tra bene e male non dipenderebbe dalla scelta dei tipi di misurazione. Una volta che accetti l'esistenza dell'effetto GHZ, non lo dimenticherai e i tuoi orizzonti si allargheranno.

IV

Per ora, stiamo parlando di come l'entanglement ci impedisce di assegnare stati indipendenti univoci a più quantoni. Lo stesso ragionamento si applica ai cambiamenti in un quantone che si verificano nel tempo.

Si tratta di "storie intrecciate" quando è impossibile assegnare un certo stato al sistema in ogni momento. Proprio come escludiamo le possibilità nell'entanglement tradizionale, possiamo anche creare storie intricate effettuando misurazioni che raccolgono informazioni parziali su eventi passati. Nelle storie intrecciate più semplici, abbiamo un quantone che studiamo in due diversi momenti. Possiamo immaginare una situazione in cui determiniamo che la forma del nostro quantone era quadrata entrambe le volte, o rotonda entrambe le volte, ma entrambe le situazioni rimangono possibili. Questa è un'analogia quantistica temporale con le varianti più semplici di entanglement descritte in precedenza.

Utilizzando un protocollo più complesso, possiamo aggiungere un po' di addizionalità a questo sistema e descrivere le situazioni che causano la proprietà "a molti mondi" della teoria quantistica. Il nostro quantone può essere preparato allo stato rosso, quindi misurato e ottenuto in blu. E come negli esempi precedenti, non possiamo basi permanenti assegnare al quantone la proprietà del colore nell'intervallo tra due dimensioni; non ha una forma definita. Tali storie realizzano, in modo limitato ma completamente controllato e preciso, l'intuizione insita nel quadro dei molti mondi della meccanica quantistica. Un certo stato può dividersi in due traiettorie storiche contraddittorie, che poi si riconnettono.

Erwin Schrödinger, il fondatore della teoria quantistica, che era scettico sulla sua correttezza, ha sottolineato che l'evoluzione dei sistemi quantistici porta naturalmente a stati, la cui misurazione può dare risultati estremamente diversi. Il suo esperimento mentale con il "gatto di Schrödinger" postula, come sapete, l'incertezza quantistica, portata al livello di influenza sulla mortalità felina. Prima della misurazione, è impossibile assegnare la proprietà della vita (o della morte) a un gatto. Entrambi, o nessuno dei due, esistono insieme in un mondo di possibilità ultraterreno.

Il linguaggio quotidiano non è adatto a spiegare la complementarità quantistica, in parte perché l'esperienza quotidiana non la include. I gatti pratici interagiscono con le molecole d'aria circostanti e altri oggetti, in modi completamente diversi, a seconda che siano vivi o morti, quindi in pratica la misurazione è automatica e il gatto continua a vivere (o non a vivere). Ma le storie descrivono i quantoni, che sono i gattini di Schrödinger, con complessità. La loro descrizione completa richiede che prendiamo in considerazione due traiettorie di proprietà che si escludono a vicenda.

La realizzazione sperimentale controllata di storie entangled è una cosa delicata, poiché richiede la raccolta di informazioni parziali sui quantoni. Le misurazioni quantistiche convenzionali di solito raccolgono tutte le informazioni in una volta, ad esempio determinano forma esatta o colore esatto - invece di ottenere informazioni parziali più volte. Ma si può fare, anche se con estrema difficoltà tecniche. In questo modo, possiamo assegnare un certo significato matematico e sperimentale alla diffusione del concetto di "molti mondi" nella teoria quantistica e dimostrarne la realtà.

Traduzione

L'entanglement quantistico è uno dei concetti più complessi della scienza, ma i suoi principi di base sono semplici. E se lo capisci, l'entanglement apre la strada a una migliore comprensione di concetti come i molti mondi della teoria quantistica.

io

Indipendente: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

Impigliato: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

La versione indipendente può anche essere scritta come:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

Si noti come in quest'ultimo caso le parentesi separino nettamente il primo e il secondo sistema in parti indipendenti.

Ma le torte quantistiche sono torte quantistiche... O quantoni... Si comportano in modo abbastanza diverso. Il fatto che un quantone in alcune situazioni possa avere una forma e un colore diversi non significa necessariamente che abbia contemporaneamente sia una forma che un colore. In effetti, il buon senso che Einstein esigeva dalla realtà fisica non corrisponde ai fatti sperimentali, come vedremo presto.

Di conseguenza, la teoria quantistica ci costringe a stare attenti nell'attribuire proprietà alla realtà fisica. Per evitare polemiche, si deve riconoscere che:

Non c'è proprietà se non è stata misurata.
La misurazione è un processo attivo che modifica il sistema da misurare

II

III

Ma quando gli sperimentatori si riuniscono e confrontano i risultati, l'analisi rivela un risultato sorprendente. Diciamo che chiamiamo una forma quadrata e un colore rosso "buono", e cerchi e colore blu - "malvagio". Gli sperimentatori scoprono che se due di loro decidono di misurare la forma e il terzo sceglie il colore, allora 0 o 2 misurazioni sono "malvagie" (cioè rotonde o blu). Ma se tutti e tre decidono di misurare il colore, allora 1 o 3 misurazioni sono malvagie. La meccanica quantistica lo prevede, ed è esattamente ciò che accade.

IV

Utilizzando un protocollo più complesso, possiamo aggiungere un po' di addizionalità a questo sistema e descrivere le situazioni che causano la proprietà "a molti mondi" della teoria quantistica. Il nostro quantone può essere preparato allo stato rosso, quindi misurato e ottenuto in blu. E come negli esempi precedenti, non possiamo assegnare permanentemente al quantone la proprietà del colore nell'intervallo tra due dimensioni; non ha una forma definita. Tali storie realizzano, in modo limitato ma completamente controllato e preciso, l'intuizione insita nel quadro dei molti mondi della meccanica quantistica. Un certo stato può dividersi in due traiettorie storiche contraddittorie, che poi si riconnettono.

La realizzazione sperimentale controllata di storie entangled è una cosa delicata, poiché richiede la raccolta di informazioni parziali sui quantoni. Le misurazioni quantistiche convenzionali di solito raccolgono tutte le informazioni in una volta, ad esempio determinano la forma esatta o il colore esatto, invece di ottenere informazioni parziali più volte. Ma si può fare, seppur con difficoltà tecniche estreme. In questo modo, possiamo assegnare un certo significato matematico e sperimentale alla diffusione del concetto di "molti mondi" nella teoria quantistica, e dimostrarne la realtà.

Il fogliame dorato degli alberi brillava brillantemente. I raggi del sole della sera sfioravano le cime assottigliate. La luce irrompeva tra i rami e metteva in scena uno spettacolo di bizzarre figure tremolanti sul muro dell'università "kapterka".

Lo sguardo pensoso di Sir Hamilton si mosse lentamente, osservando il gioco del chiaroscuro. Nella testa del matematico irlandese c'era un vero crogiolo di pensieri, idee e conclusioni. Era ben consapevole che la spiegazione di molti fenomeni con l'aiuto della meccanica newtoniana è come il gioco di ombre sul muro, che intrecciano ingannevolmente figure e lasciano molte domande senza risposta. "Forse è un'onda... o forse è un flusso di particelle", ha riflettuto lo scienziato, "o la luce è una manifestazione di entrambi i fenomeni. Come figure intessute di ombra e luce.

L'inizio della fisica quantistica

È interessante osservare grandi persone e cercare di capire come nascono grandi idee che cambiano il corso dell'evoluzione di tutta l'umanità. Hamilton è uno di quelli che si sono fermati alle origini della fisica quantistica. Cinquant'anni dopo, all'inizio del Novecento, lo studio particelle elementari molti scienziati hanno fatto. Le conoscenze acquisite erano incoerenti e non compilate. Tuttavia, i primi passi traballanti sono stati fatti.

Comprendere il micromondo all'inizio del XX secolo

Nel 1901 fu presentato il primo modello dell'atomo e ne fu mostrato il fallimento, dal punto di vista dell'elettrodinamica ordinaria. Nello stesso periodo Max Planck e Niels Bohr pubblicarono molti lavori sulla natura dell'atomo. Nonostante la loro completa comprensione della struttura dell'atomo non esisteva.

Alcuni anni dopo, nel 1905, uno scienziato tedesco poco noto Albert Einstein pubblicò un rapporto sulla possibilità dell'esistenza di un quanto di luce in due stati: ondulatorio e corpuscolare (particelle). Nel suo lavoro sono state fornite argomentazioni che spiegano il motivo del fallimento del modello. Tuttavia, la visione di Einstein era limitata dalla vecchia comprensione del modello dell'atomo.

Dopo numerosi lavori di Niels Bohr e dei suoi colleghi nel 1925, nacque una nuova direzione: una sorta di meccanica quantistica. Un'espressione comune - "meccanica quantistica" apparve trent'anni dopo.

Cosa sappiamo dei quanti e delle loro stranezze?

Oggi, la fisica quantistica è andata abbastanza lontano. Sono stati scoperti molti fenomeni diversi. Ma cosa sappiamo veramente? La risposta è presentata da uno scienziato moderno. "A fisica quantistica puoi crederci o non capirlo "- questa è la definizione. Pensaci tu stesso. Sarà sufficiente menzionare un fenomeno come l'entanglement quantistico delle particelle. Questo fenomeno è precipitato mondo scientifico in uno stato di totale confusione. Ancora più scioccante è che il paradosso risultante è incompatibile con Einstein.

L'effetto dell'entanglement quantistico dei fotoni fu discusso per la prima volta nel 1927 al quinto Congresso Solvay. Sorse un'accesa discussione tra Niels Bohr ed Einstein. Il paradosso dell'entanglement quantistico ha completamente cambiato la comprensione dell'essenza del mondo materiale.

È noto che tutti i corpi sono costituiti da particelle elementari. Di conseguenza, tutti i fenomeni della meccanica quantistica si riflettono nel mondo ordinario. Niels Bohr ha detto che se non guardiamo la luna, allora non esiste. Einstein lo considerava irragionevole e credeva che l'oggetto esistesse indipendentemente dall'osservatore.

Quando si studiano i problemi della meccanica quantistica, si dovrebbe capire che i suoi meccanismi e le sue leggi sono interconnessi e non obbediscono alla fisica classica. Proviamo a capire l'area più controversa: l'entanglement quantistico delle particelle.

La teoria dell'entanglement quantistico

Per cominciare, vale la pena capire che la fisica quantistica è come un pozzo senza fondo in cui puoi trovare tutto ciò che vuoi. Il fenomeno dell'entanglement quantistico all'inizio del secolo scorso è stato studiato da Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck e molti altri fisici. Per tutto il ventesimo secolo, migliaia di scienziati in tutto il mondo lo hanno studiato e sperimentato attivamente.

Il mondo è soggetto alle rigide leggi della fisica

Perché un tale interesse per i paradossi della meccanica quantistica? Tutto è molto semplice: viviamo, obbedendo a determinate leggi del mondo fisico. La capacità di “bypassare” la predestinazione apre una porta magica dietro la quale tutto diventa possibile. Ad esempio, il concetto di "gatto di Schrödinger" porta al controllo della materia. Diventerà anche possibile teletrasportare informazioni, che provocano l'entanglement quantistico. La trasmissione delle informazioni diventerà istantanea, indipendentemente dalla distanza.
Questo problema è ancora allo studio, ma ha un andamento positivo.

Analogia e comprensione

Cosa rende unico l'entanglement quantistico, come comprenderlo e cosa succede con esso? Proviamo a capirlo. Ciò richiederà qualche esperimento mentale. Immagina di avere due scatole tra le mani. Ognuno di essi contiene una pallina con una striscia. Ora diamo una scatola all'astronauta e lui vola su Marte. Non appena apri la scatola e vedi che la striscia sulla palla è orizzontale, nell'altra scatola la palla avrà automaticamente una striscia verticale. Questo sarà un entanglement quantistico. in parole povere pronunciato: un oggetto predetermina la posizione di un altro.

Tuttavia, dovrebbe essere chiaro che questa è solo una spiegazione superficiale. Per ottenere l'entanglement quantistico, è necessario che le particelle abbiano la stessa origine, come i gemelli.

È molto importante capire che l'esperimento verrà interrotto se qualcuno prima di te avesse l'opportunità di guardare almeno uno degli oggetti.

Dove può essere utilizzato l'entanglement quantistico?

Il principio dell'entanglement quantistico può essere utilizzato per trasmettere informazioni istantaneamente su lunghe distanze. Tale conclusione contraddice la teoria della relatività di Einstein. Dice che la velocità massima di movimento è inerente solo alla luce: trecentomila chilometri al secondo. Tale trasferimento di informazioni rende possibile l'esistenza del teletrasporto fisico.

Tutto nel mondo è informazione, inclusa la materia. I fisici quantistici sono giunti a questa conclusione. Nel 2008, sulla base di un database teorico, è stato possibile vedere l'entanglement quantistico ad occhio nudo.

Questo indica ancora una volta che siamo sull'orlo di grandi scoperte: movimento nello spazio e nel tempo. Il tempo nell'universo è discreto, quindi movimento istantaneo su grandi distanze permette di entrare in diverse densità di tempo (sulla base delle ipotesi di Einstein, Bohr). Forse in futuro sarà una realtà proprio come lo è oggi il cellulare.

Dinamica eterica e entanglement quantistico

Secondo alcuni scienziati di spicco, l'entanglement quantistico è spiegato dal fatto che lo spazio è pieno di una specie di etere - materia nera. Qualsiasi particella elementare, come sappiamo, esiste sotto forma di onda e corpuscolo (particella). Alcuni scienziati ritengono che tutte le particelle siano sulla "tela" dell'energia oscura. Questo non è facile da capire. Proviamo a capirlo in un altro modo: il metodo di associazione.

Immaginati al mare. Brezza leggera e una leggera brezza. Vedi le onde? E da qualche parte in lontananza, nei riflessi dei raggi del sole, è visibile una barca a vela.
La nave sarà la nostra particella elementare e il mare sarà l'etere (energia oscura).
Il mare può essere in movimento sotto forma di onde visibili e gocce d'acqua. Allo stesso modo, tutte le particelle elementari possono essere solo un mare (la sua parte integrante) o una particella separata: una goccia.

Questo è un esempio semplificato, tutto è un po' più complicato. Le particelle senza la presenza di un osservatore hanno la forma di un'onda e non hanno una posizione specifica.

La barca a vela bianca è un oggetto distinto, si differenzia dalla superficie e dalla struttura dell'acqua di mare. Allo stesso modo, ci sono "picchi" nell'oceano di energia che possiamo percepire come una manifestazione delle forze a noi note che hanno plasmato la parte materiale del mondo.

Il micromondo vive secondo le proprie leggi

Il principio dell'entanglement quantistico può essere compreso se prendiamo in considerazione il fatto che le particelle elementari sono sotto forma di onde. Senza una posizione e caratteristiche specifiche, entrambe le particelle si trovano in un oceano di energia. Nel momento in cui appare l'osservatore, l'onda “si trasforma” in un oggetto accessibile al tatto. La seconda particella, osservando il sistema di equilibrio, acquisisce proprietà opposte.

L'articolo descritto non è rivolto a descrizioni scientifiche capienti del mondo quantistico. La capacità di comprendere una persona comune si basa sulla disponibilità di comprensione del materiale presentato.

La fisica delle particelle elementari studia l'entanglement degli stati quantistici in base allo spin (rotazione) di una particella elementare.

Nel linguaggio scientifico (semplificato) - l'entanglement quantistico è definito da diversi spin. Nel processo di osservazione degli oggetti, gli scienziati hanno visto che possono esistere solo due rotazioni: lungo e trasversalmente. Stranamente, in altre posizioni, le particelle non "posano" per l'osservatore.

Nuova ipotesi: una nuova visione del mondo

Lo studio del microcosmo - lo spazio delle particelle elementari - ha dato origine a molte ipotesi e ipotesi. L'effetto dell'entanglement quantistico ha spinto gli scienziati a pensare all'esistenza di una sorta di microreticolo quantistico. Secondo loro, ad ogni nodo - il punto di intersezione - c'è un quanto. Tutta l'energia è un reticolo integrale e la manifestazione e il movimento delle particelle è possibile solo attraverso i nodi del reticolo.

La dimensione della "finestra" di tale grata è piuttosto piccola e la misura equipaggiamento moderno impossibile. Tuttavia, per confermare o confutare questa ipotesi, gli scienziati hanno deciso di studiare il movimento dei fotoni in un reticolo quantistico spaziale. La linea di fondo è che un fotone può muoversi sia dritto che a zigzag, lungo la diagonale del reticolo. Nel secondo caso, superata una distanza maggiore, spenderà più energie. Di conseguenza, sarà diverso da un fotone che si muove in linea retta.

Forse, nel tempo, impareremo che viviamo in una griglia quantistica spaziale. Oppure potrebbe rivelarsi sbagliato. Tuttavia, è il principio dell'entanglement quantistico che indica la possibilità dell'esistenza di un reticolo.

Se parlare linguaggio semplice, quindi in un ipotetico "cubo" spaziale la definizione di una faccia assume un chiaro significato opposto all'altra. Questo è il principio di preservare la struttura dello spazio-tempo.

Epilogo

Per capire la magia e mondo misterioso fisica quantistica, vale la pena dare un'occhiata più da vicino al corso di sviluppo della scienza negli ultimi cinquecento anni. Un tempo la Terra era piatta, non sferica. Il motivo è ovvio: se prendi la sua forma rotonda, l'acqua e le persone non resisteranno.

Come si vede, il problema esisteva in assenza di una visione completa di tutte le forze agenti. È possibile questo scienza moderna per capire la fisica quantistica, non basta vedere tutte le forze agenti. Le lacune visive danno origine a un sistema di contraddizioni e paradossi. Forse il magico mondo della meccanica quantistica contiene le risposte alle domande poste.

Sin dai tempi antichi, trasmettiamo segnali utilizzando vari vettori di informazioni. Abbiamo usato fuochi di segnalazione, tamburi, piccioni, elettricità. E di conseguenza, sono venuti di nuovo alla luce: la trasmissione di informazioni attraverso l'ottica. E ora studiamo i fotoni accoppiati. Sappiamo tutti che una chiave può essere trasmessa direttamente attraverso l'entanglement quantistico, ma non altre informazioni. E se non direttamente, ma con l'aiuto? Chi se ne frega, benvenuto sotto cat.

entanglement quantistico

Per prima cosa, cercherò di spiegare l'effetto dell'entanglement quantistico:

Ci sono un paio di calzini. Ogni calza della coppia viene riposta in una scatola separata subito dopo il momento dell'aggrovigliamento e inviata al suo destinatario. Nel momento in cui uno dei destinatari apre il pacco, vede il calzino destro (o sinistro) e riceve immediatamente informazioni su quale calzino ha il secondo destinatario, non importa quanto sia lontano. Inoltre, è impossibile prevedere con precisione in anticipo se il calzino sarà destro o sinistro. E, soprattutto, cosa rende la fisica quantistica così diversa dalla fisica classica: fino a quando i calzini non vengono aperti, loro stessi "non sanno" cosa sia giusto e quale sinistro. Ma non appena uno dei calzini è stato osservato e "deciso", il secondo nello stesso momento acquisisce una proprietà strettamente opposta. Maggiori dettagli, con dimostrazione, possono essere trovati alla richiesta "Teorema di Bell".

Come puoi vedere, è impossibile trasferire informazioni significative direttamente attraverso questa proprietà. Ma c'è una soluzione.

Il principio del vettore dell'informazione e della trasmissione del segnale

Quindi, il satellite per comunicazioni quantistiche QUESS è riuscito a trasmettere fotoni entangled tra coppie di osservatori situati a una distanza fino a 1203 chilometri. Gli scienziati hanno confermato il rapporto: un evento di trasmissione riuscito ogni sei milioni di coppie di fotoni inviate. Il rapporto segnale-rumore, a quanto pare, non provoca ottimismo, tuttavia, il fatto stesso del successo della trasmissione trasferisce il compito di lavorare con un tale vettore di informazioni da impossibile a un compito ingegneristico di combattere la ridondanza e il rumore.

Si spera che, nel tempo, troveremo molti modi per utilizzare l'entanglement quantistico. Ne descriverò uno, a mio parere, possibile.

Il primo stadio: il dispositivo separa le coppie accoppiate e trasferisce i fotoni entangled in una catena seriale alle torri "A" (futuro trasmettitore condizionale) e "B" (futuro ricevitore condizionale) per l'archiviazione. Il supporto di memorizzazione è stato trasferito.

La seconda fase: la torre "A" misura (osserva) il primo fotone della catena, determina il momento dell'inizio della trasmissione del messaggio, avvia il timer "T", durante il quale misura quei fotoni della catena che saranno convenzionali unità e non influenza quei fotoni che saranno zero condizionali; mediante una misura debole, l'apparecchiatura della torre "B" determina il cambiamento di stato del primo fotone e avvia il timer "T".

La terza fase: al termine del tempo "T" specificato, l'equipaggiamento della torre "B" fissa lo stato dei fotoni nella catena mediante un'interazione debole, dove i fotoni che hanno perso l'entanglement sono 1, i restanti quelli aggrovigliati sono 0.

Inoltre, ad esempio, il trigger per l'inizio e la fine dell'osservazione della catena può essere un timer sincronizzato in anticipo.

Quindi, non siamo interessati a quale sia esattamente il fotone nella coppia. Ci interessa il fatto in sé: se l'entanglement è stato preservato o meno. Il segnale è stato trasmesso.

Questo è un concetto di un mondo ideale in cui non è stato perso un singolo fotone, la catena è stata assemblata correttamente e così via. I problemi del mondo reale sono i problemi di gestione della ridondanza e del rumore, nonché la difficoltà di creare sistemi per l'immagazzinamento, l'esposizione e il controllo delle particelle.
Ma la cosa principale è la possibilità fondamentale della trasmissione del segnale attraverso l'entanglement quantistico.

Interrelazione tra vettore e segnale dell'informazione

La stessa possibilità di un tale modo di lavorare con un segnale ci consente di guardare le informazioni da una nuova prospettiva. Si scopre che al momento della trasmissione del vettore di informazione (una catena di particelle accoppiate) nell'ambito delle leggi esistenti, non più veloce della velocità della luce, trasmettiamo tutte le informazioni possibili che possono essere codificate solo in questo modo.

Lascia che ti faccia un'analogia: hai ordinato un libro in biblioteca, incontri un corriere e dietro di lui, per te invisibili, ci sono tutti i libri della biblioteca, che tu li sappia o meno. Nomini l'autore e il titolo, prendi il tuo libro e il resto viene immediatamente distrutto.
Fino al prossimo corriere della biblioteca.

Un'altra analogia: scrivo la parola "treccia" e nel tuo cervello compaiono immagini che possono essere avviate da questo vettore di informazioni. Tuttavia, per la trasmissione del segnale, è richiesta l'indicazione: “marrone chiaro” o “legno” o “sabbioso”. In altre lingue, questa combinazione di caratteri "falce" può significare qualcos'altro e l'informazione è contenuta nel mezzo indipendentemente dal fatto che la conosciamo o meno. Semplicemente non abbiamo un trigger chiarificatore e una memoria per il segnale desiderato.

Così è con una catena di particelle: al momento della trasmissione alle torri, abbiamo trasmesso tutte le informazioni possibili (possibili opzioni), rimanendo nell'ambito della fisica familiare, non più veloce della velocità della luce, e solo perfezionato da il fatto della misurazione.

In generale, ci aspetta un momento affascinante nel tentativo di spiegare (e capire) che la spia condizionale, dopo aver trascinato una coppia di particelle aggrovigliate su un oggetto e premuto un pulsante in un determinato momento (o non premuto, lasciando le particelle collegate ), non ha trasmesso informazioni attraverso le particelle accoppiate "al quartier generale" a una velocità superiore alla velocità della luce. Trasferisce la sua informazione come una lumaca sulla sua gobba. E il bottone solo chiarito, scelto, concretizzato. Dobbiamo ancora capire cosa ha fatto. Ma i militari lo adoreranno. Come alberi che non possono essere schermati dalla squadra e senza fili di controllo. Vorrei la possibilità di dare un ordine a qualsiasi distanza, tramite eventuali jammer, a un ricevitore con un contenitore di particelle portato con me in anticipo. Penso che siano loro che, ancora una volta, sposteranno la tecnologia.

Oppure un chirurgo, per il quale torri di tutto il mondo hanno accumulato per tutta la notte vettori di informazioni (particelle aggrovigliate) in diverse estremità del pianeta con tutto il rispetto della velocità della luce, eseguirà un'operazione e vedrà le reazioni istantanee di un chirurgo robot a decine di migliaia di chilometri dal suo ufficio. In seguito dirà in un'intervista che tutto è accaduto all'istante. E il fisico che legge questo borbotterà che tutte le informazioni su tutte le possibili azioni del chirurgo sono state trasmesse di notte (dal punto di vista della fisica), a velocità normale. E il chirurgo ha "specificato" solo con le sue azioni esattamente come ha operato.

O l'interazione delle informazioni e, ad esempio, le proprietà della località del mondo. Questa proprietà significa che un evento in un punto, diciamo, del pianeta non può influenzare istantaneamente la realtà fisica in un altro punto del pianeta. Quindi, se la pressione condizionale di un pulsante attraverso l'effetto dell'entanglement quantistico accende istantaneamente una lampadina sull'altro lato del pianeta, le informazioni sull'evento influenzante erano contenute nel vettore di informazioni prima che si verificasse l'evento influenzante.

Si scopre che siamo sulla soglia del prossimo passo nell'evoluzione del segnale. Con l'aiuto del mondo quantistico, condividiamo la velocità del segnale e la velocità di propagazione del vettore di informazione. Fornendo una fornitura di coppie concatenate a velocità normale, in un momento in cui è fondamentale trasmettere un segnale quasi istantaneamente, possiamo, anche se in teoria, realizzare questo.