Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Splątanie kwantowe to zdumiewające zjawisko, w którym dwie cząstki elementarne (elektrony lub fotony) są tak ze sobą wirtualnie połączone, że zawsze posiadają taki sam stan, przy czym nie ma dla nich znaczenia odległość. Choć wydaje się to przeczyć rozsądkowi, efekt ten nie tylko jest potwierdzony, ale i wykorzystywany w kwantowej kryptografii, może także znaleźć zastosowanie w budowie kwantowych superkomputerów. Ze splątaniem wiąże się zjawisko nazywane kwantową teleportacją, czyli przeniesienie kwantowej informacji w przestrzeni.

Dwaj australijscy uczeni z University of Queensland: S. Jay Olson i Timothy Ralph dołożyli kolejną cegiełkę do niesamowitości tego efektu, publikując teorię, że kwantowe splątanie rozciąga się nie tylko w przestrzeni, ale i czasie. Oznacza to, że można kwantową informację „wysłać" w przyszłość z pominięciem czasu pomiędzy. Tym samym wszystkie obserwowane efekty tego stanu i zastosowania mogą zostać wykorzystane na nowe, zaskakujące sposoby.

Wyjaśnienie ich teorii jest zaskakująco intuicyjne: jeśli nie można opisać jednej cząstki bez uwzględnienia drugiej, to musi to dotyczyć nie tylko przestrzeni, ale także czasu. Koncepcja ta jest oczywiście mocno podparta odpowiednim aparatem matematycznym, zresztą, według słów autorów - z punktu widzenia matematyki nie ma różnicy, czy opisujemy przestrzeń, czy czas. Koncepcja spotkała się z przychylnym przyjęciem innych naukowców, w tym uczonych z University of Nottingham, którzy mieli okazję oglądać prelekcję Olsona i Ralpha na konferencji.

Nie należy oczywiście rozumieć tego zjawiska jako prawdziwego przeskoku w czasie, a raczej jako „pominięcie" pewnego wycinka czasu.

Naukowcy już zastanawiają się, jak zweryfikować ponadczasowe splątanie kwantowe i jakie praktyczne zastosowania mogłoby ono mieć. Najodważniejsze pomysły mówią o zastosowaniach typu przechowywania danych w czarnych dziurach. Weryfikacja tej koncepcji będzie jednak przede wszystkim kamieniem milowym fizyki kwantowej w wielu dziedzinach, jak na przykład przetestowanie efektu Unruha-Daviesa (dotychczas istniejącego tylko teoretycznie), wreszcie powie wiele na temat trafności kwantowych teorii pola. Jeśli koncepcja się nie potwierdzi, uważają naukowcy, będzie to równie znaczące dla naszego rozumienia świata materii.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ze splątaniem wiąże się zjawisko nazywane kwantową teleportacją, czyli natychmiastowe przeniesienie informacji w przestrzeni.

Kwantowa teleportacja to coś zupełnie innego ... a splątanie nie pozwala przenosić informacji.

Praktyczna mechanika kwantowa którą jesteśmy w stanie używać zawsze pomija pewne otoczenie układu - z którym jest pewna termodynamiczna interakcja. Nasz model nie ma dostępu do tych istotnych dla ewolucji parametrów, czyli jakoś w nim jest ukryty zespół statystyczny po możliwych stanach otoczenia - praktyczna mechanika kwantowa którą jesteśmy w stanie używać nie jest teorią fundamentalną, tylko efektywną: reprezentuje naszą niekompletną wiedzę o układzie.

 

Modele reprezentujące naszą wiedzę zwykle nie są lokalne - mamy klasyczny analog EPR (splątania): wiemy że jest kulka czerwona i niebieska, które zostają wystrzelone w przeciwnych kierunkach na podstawie np. deterministycznego ale nieznanego wyboru - teraz w modelu reprezentującym naszą informację, poznanie jednego koloru powoduję że natychmiast (szybciej niż światło) poznajemy ten drugi - nie daje to możliwości przesłania informacji pomiędzy obserwatorami.

Analogicznie w takich modelach nie ma problemu z retrocausality jak w doświadczeniu Wheelera czy artykule - po prostu późniejsze zdarzenie często daje nam brakującą informację o przeszłym.

Ciekawym modelem reprezentującym naszą wiedzę jest założenie jakiegoś rozkładu pomiędzy możliwymi trajektoriami które mogła wybrać cząstka - prowadzi to do podobnych nielokalności jak w mechanice kwantowej ( http://www.scienceforums.net/topic/53324-from-maximal-entropy-random-walk-to-quantum-thermodynamics/ ).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Panowie. Przestańcie wreszcie produkować te niezrozumiałe dyrdymały. Ostatnio japońscy naukowcy wykazali, że światło nie wywołuje ciśnienia, więc foton nie jest cząstką elementarną,  może być uznany co najwyżej za jednostkę energii. Intuicja podpowiada mi,  że to samo dotyczy elektronu,  więc zamiast liczyć ile razy się te cząstki ze sobą splątały przyjmijcie podstawową zasadę odróżnianie materii od energii, mianowicie, że materia nie jest w stanie przez siebie przenikać W końcu powyższa zasada towarzyszy zderzaniu cząstek w akceleratorach.

Share this post


Link to post
Share on other sites

przyjmijcie podstawową zasadę odróżnianie materii od energii, mianowicie, że materia nie jest w stanie przez siebie przenikać W końcu powyższa zasada towarzyszy zderzaniu cząstek w akceleratorach.

 

Ostatnio widziałem jak stalowa struna przeniknęła przez blok lodu. Czy to znaczy że zakaz Pauliego przestał obowiązywać?

Poproszę link do "japońskich naukowców".

 

Precz z zakazem Pauliego! Niech żyją wolne elektrony!

Share this post


Link to post
Share on other sites
Kwantowa teleportacja to coś zupełnie innego ... a splątanie nie pozwala przenosić informacji.

 

Ponieważ artykuł na Wired jest w tym miejscu mętny' date=' sięgnąłem do Wikipedii. Co do pierwszej części zastrzeżenia:

 

Quantum teleportation, or entanglement-assisted teleportation, is a technique used to transfer quantum information from one quantum system to another.

 

Nie widzę sprzeczności pomiędzy tym, a zdaniem z powyższego artykułu.

 

A co do drugiej części zastrzeżenia:

 

It does not transport the system itself, nor does it allow communication of information at superluminal (faster than light) speed.

 

Nie pozwala przenosić informacji szybciej od światła, tu rzeczywiście wskazana korekta, bo zdanie mylące.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kwantowa teleportacja wymaga przesłania klasycznej informacji - ok, jest związek ze splątaniem, ale nie pozwala na przesłanie informacji szybciej niż światło.

Jeśli fizyka pozwala na przesyłanie informacji wstecz w czasie, to nie tędy droga - raczej powinniśmy szukać analogów w symetrii CPT konstrukcji typu laser:

http://kopalniawiedzy.pl/laser-antylaser-spojny-absorber-doskonaly-pochlanianie-swiatla-monochromatycznego-A-Douglas-Stone-Yale-University-11018.html

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dziwne by to było jeśliby fotony nie wytwarzały ciśnienia. W końcu są już działające prototypy silników w których nacisk fotonów wywołuje ruch.

Hmm, trochę cieżko rozróżniać materię od energii wychodząc z założenia że 1 nie potrafi przez siebie przenikać. To jest bezsensowne.

Co przenika a co nie?

Powietrze przenika czy nie? Jest materią czy nie?

Dwa neutrony pędzące na siebie przenikają się czy nie?

Co to jest zderzenie? Częściowe przeniknięcie? Częściowo przenika energia a zderza się materia?

Jak napisałem ta definicja nie ma żadnego sensu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Oxford University dokonali znaczącego kroku w kierunku budowy kwantowych komputerów. Po raz pierwszy w historii udało im się uzyskać na krzemie 10 miliardów splątanych kwantowo par elektron-atom. Uczeni wykorzystali pole magnetyczne oraz niską temperaturę do splątania elektronów z jądrami atomów fosforu umieszczonymi na krysztale krzemu. Każda z takich par, a właściwie jej spin, może przechowywać jeden bit kwantowej informacji.
      W pracach brali udział uczeni z Wielkiej Brytanii, Japonii, Kanady i Niemiec.
      Kluczowe było zestrojenie spinów za pomocą pola magnetycznego i niskiej temperatury. Później za pomocą precyzyjnych impulsów mikrofal oraz fal radiowych można spowodować, by spiny weszły w interakcję, doprowadzając do splątania, a następnie udowodnić, że do niego doszło - mówi Stephanie Simmons, główna autorka badań.
      Osiągnięcie jest tym bardziej ważne, że do uzyskanna par użyto materiałów, które już obecnie są wykorzystywane w przemyśle półprzewodnikowym, a zatem samo zintegrowanie istniejącej technologii z już istniejącymi nie powinno stanowić większego problemu.
      Stworzenie 10 miliardów stabilnych splątanych par w krzemie to dla nas ważny krok. Teraz musimy zastanowić się, jak połączyć te pary, by zbudować skalowalny komputer kwantowy - stwierdził doktor John Morton.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niewłaściwe wychowywanie dzieci odruchowo kojarzone jest z gorszymi wynikami w nauce. Badanie australijskich naukowców pokazuje, że zarówno zaniedbywanie, jak i maltretowanie dzieci powoduje i nich spadek IQ i gorsze wyniki w nauce w okresie dojrzewania.
      Przekrojowe badanie, przeprowadzone przez zespół doktora Ryana Millsa z University of Queensland dostarczyło pierwszy wyników potwierdzających oddzielnie negatywny wpływ zaniedbywania i wykorzystywania dzieci na ich inteligencję. Długofalowe studium wykorzystało dane z bazy projektu MUSP (Mater-University Study of Pregnancy) - siedem tysięcy przypadków (dzieci i ich matek) urodzonych w latach 1981-1983 w szpitalu w Brisbane. W badaniu wykorzystano także poufnie dane z Department of Families, Youth and Community Care, zawierające informacje o rodzinach z kłopotami wychowawczymi. Prawie cztery tysiące dzieci z bazy MUSP wypełniało w wieku 14 lat test badający umiejętności liczenia, czytania i ogólnego rozumowania. Niemal 300 spośród nich (niecałe 8%) doświadczało w dzieciństwie zaniedbywania lub przemocy w różnej formie (fizycznej, emocjonalnej, seksualnej).
      Spośród ofiar przemocy aż 74% wykazywało wyraźnie słabsze wyniki, zaś średni wynik ofiar przemocy ogółem był o trzy punkty IQ niższy od grupy mającej zdrowe dzieciństwo. Badanie pokazało, że zarówno zaniedbywanie, jak i przemoc w podobny sposób upośledzają rozwój dzieci, te z nich, które doświadczyły obu tych nieszczęść, są również podwójnie dotknięte.
      Studium publikowano w grudniowym numerze miesięcznika Pediatrics.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wizjonerzy mamią nas wizjami komputerów kwantowych od dobrych dwudziestu lat. I pomimo nieustannego postępu w tej dziedzinie, w zasadzie wciąż jedyne osiągnięcia to laboratoryjne przykłady, a największy zbudowany „komputer" składał się z... aż trzech qubitów, czyli kwantowych bitów. Największym problemem, jak się uważa, będzie niezawodność takich konstrukcji i odporność na błędy, trudno bowiem zapanować nad stanem każdego pojedynczego atomu czy elektronu. Jak uważają angielscy i australijscy naukowcy, sprawa niekoniecznie musi być aż tak trudna.
      Doktor Sean Barrett z Imperial College London i Thomas Stace z University of Queensland w australijskim Brisbane sugerują dość proste rozwiązanie problemu błędów - korekcję. Korekcja błędów stosowana jest dzięki odpowiednim algorytmom w dzisiejszej elektronice, a wykorzystywana jest zwykle przy korzystaniu z pamięci masowych. Same programy korygujące muszą jednak działać niezawodnie...
      Korekcja błędnych danych w komputerze kwantowym musi jednak dotyczyć samego procesu przetwarzania, powinna zatem być jakoś powiązana z samym sposobem działania kwantowego mechanizmu. Taki sposób właśnie zaprojektował zespół pod kierunkiem dra Barreta. To system kontekstowego kodowania danych, który pozwala poprawnie działać algorytmom nawet w przypadku ubytku lub przekłamania 25% qubitów. Polega on na rozmieszczeniu elementów na trójwymiarowej matrycy, podczas odczytu z której brane są pod uwagę również sąsiadujące elementy.
      Taki kwantowy komputer byłby, zdaniem angielsko-australijskiego zespołu, znacznie łatwiejszy do skonstruowania. Tym niemniej, to wciąż są na razie prace teoretyczne i do pojawienia się komercyjnych konstrukcji może upłynąć kolejnych dwadzieścia lat.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy pracujący pod kierunkiem zespołu z Imperial College London dokonali niespodziewanego odkrycia. Jeśli się ono potwierdzi, możliwe będzie eksperymentalne zbadanie prawdziwości teorii strun.
      Teoria strun i jej późniejsze rozwinięcie - M-teoria - to matematyczny model budowy wszechświata. Jest ona rozwijana od 25 lat przez uczonych, chcących pogodzić ze sobą ogólną teorię względności oraz mechanikę kwantową. M-teoria to potencjalna teoria wszystkiego. Przewiduje ona istnienie wielowymiarowych przestrzeni, wielu wszechświatów, a największą jej słabością jest niemożność przetestowania, które z udzielanych przez nią odpowiedzi są prawdziwe.
      Profesor Michael Duff i jego koledzy w Imperial College odkryli, że teoria strun może służyć do przewidzenia zachowania splątanych cząstek. To z kolei oznacza, iż można ją przetestować w laboratorium.
      Nie uzyskamy dowodu na to, że teoria strun jest dobrą 'teorią wszystkiego', jakiej poszukują kosmolodzy i fizycy cząstek. Jednak jej sprawdzenie będzie bardzo ważne dla teoretyków, gdyż pokaże, czy teoria strun w ogóle działa, nawet na tych polach, na których się nie spodziewamy lub które nie są związane z fizyką - mówi Duff. Uczony wpadł na trop odkrycia podczas konferencji naukowej na Tasmanii, gdy słuchał wykładu dotyczącego matematycznej formuły opisującej splątanie kwantowe. Nagle zauważyłem, że formuła ta jest podobna do niektórych wzorów, które używałem do badania czarnych dziur na gruncie teorii strun. Gdy wróciłem do kraju zajrzałem do swoich notatek i okazało się, że matematyczne formuły opisujące tak różne rzeczy były identyczne - opowiada profesor.
      Jako,że potrafimy uzyskiwać i badań stany splątane, możliwe będzie wykorzystanie teorii strun do przewidywania ich zachowania, a następnie przeprowadzenie eksperymentów, które pozwolą stwierdzić, na ile przewidywania były prawidłowe.
      Profesor Duff zauważa, że nie wiadomo, dlaczego teoria strun może opisywać stany splątane. Jego zdaniem wytłumaczenia mogą być dwa: albo mówi nam to coś ważnego o wszechświecie, albo też jest to zwykły przypadek. Tak czy inaczej, jest to użyteczne - stwierdza uczony.
      Przeprowadzenie odpowiednich eksperymentów i wykonanie obliczeń będzie trudne, gdyż musi dotyczyć nie pary, ale czterech splątanych cząstek.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Nature Physics ukazał się artykuł, którego autorzy dowodzą, iż za pomocą odpowiedniego splątania cząstek w układzie pamięci możemy poradzić sobie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga.
      Zasada ta ogranicza naszą możliwość poznania świata na poziomie kwantowym. Heisenberg stwierdził bowiem, że nie możemy jednocześnie zmierzyć położenia i pędu cząstki, gdyż mierząc jedną, zmieniamy drugą. Bardziej przystępnie wyjaśnił to Paul Dirac, który stwierdził, że jedynym sposobem na zmierzenie położenia cząstki jest odbicie od niej fotonu i sprawdzenie, w którym miejscu detektora foton wyląduje. Uzyskamy w ten sposób informacje o położeniu, jednak sam fakt odbicia od niej fotonu spowoduje, że zmienimy jej pęd.
      Z tego też powodu dotychczas naukowcy sądzili, że poznanie z wystarczającą dokładnością obu zmiennych jest niemożliwe.
      Teraz jednak grupa uczonych doszła do wniosku, że wykorzystując kwantowe splątanie można uzyskać dokładne informacje o jednej z nich. Pomiar nie będzie co prawda idealnie precyzyjny, jednak uda się dzięki niemu pokonać granicę wyznaczaną przez zasadę nieoznaczoności.
      W teoretycznej pracy uczeni twierdzą, że należy maksymalnie splątać cząstkę z kwantową pamięcią. Splątanie takie musi objąć wszystkie stany i stopnie swobody cząstki. Po splątaniu i rozdzieleniu obserwator jest w stanie określić zmienną jednej z cząstek i poinformować zarządzającego pamięcią kwantową, która zmienna została zmierzona. Dane o drugiej zmiennej można uzyskać z układu pamięci, z którym cząstka była splątana.
      Artykuł autorstwa naukowców z ETH Zurich, Uniwersytetu Ludwiga Maksymiliana z Monachium, Instytutu Fizyki Teoretycznej w kanadyjskim Waterloo i Uniwersytetu Technicznego z Darmstadt jest rozważaniem czysto teoretycznym, w którym do obliczeń wykorzystano m.in. system Hilberta i entropię. Nie zbudowano jeszcze urządzenia, które pozwoliłoby dowieść prawdziwości ich stwierdzeń. Mimo to samo stworzenie teoretycznej podbudowy pod sposób na poradzenie sobie z ograniczeniami nakładanymi przez nieoznaczoność jest bardzo ważnym wydarzeniem. Jeśli uczeni mają rację, to fizykę kwantową czekają w przyszłości poważne zmiany.
      Sami autorzy wspomnianej na początku pracy mają zamiar wykorzystać swoje obliczenia do dalszego badania zjawiska splątania kwantowego.
×
×
  • Create New...