Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Splątanie przez identyczność, czyli oddziaływanie bez kontaktu

Recommended Posts

Czym jest oddziaływanie i kiedy ono zachodzi? Intuicja podpowiada, że warunkiem koniecznym do zajścia oddziaływania niezależnie powstałych cząstek jest ich bezpośrednie spotkanie lub kontakt przez fizycznych pośredników. W mechanice kwantowej wynikiem oddziaływania jest splątanie, czyli pojawienie się nieklasycznych korelacji w układzie. Okazuje się, że teoria kwantów pozwala splątać niezależne cząstki bez konieczności ich kontaktu. Za to zjawisko odpowiedzialna jest fundamentalna identyczność cząstek tego samego rodzaju.

Całość to więcej niż suma jej składników – Arystoteles (Metafizyka, księga VIII)

Mechanika kwantowa jest obecnie najlepszą, najdokładniejszą i najbardziej wyrafinowaną teorią stosowaną̨ przez fizyków do opisu otaczającego nas świata. Niemniej jednak jej charakterystyczną cechą jest abstrakcyjny język matematyczny notorycznie prowadzący do istotnych problemów interpretacyjnych. Obraz rzeczywistości proponowany przez tę teorię wciąż stanowi przedmiot naukowego sporu, który, zamiast wygasać wraz z upływem czasu, staje się coraz gorętszy i bardziej interesujący.

Nowej motywacji i intrygujących pytań dostarcza świeże spojrzenie z perspektywy kwantowej informacji oraz ogromny rozwój technik doświadczalnych. Pozwala to na weryfikację wniosków płynących z subtelnych eksperymentów myślowych bezpośrednio związanych z problemem jej interpretacji. Co więcej, stajemy się obecnie świadkami wielkiego praktycznego postępu w dziedzinie kwantowej komunikacji oraz technologii komputerów kwantowych, który w sposób istotny czerpie z nieklasycznych zasobów oferowanych przez mechanikę kwantową.

Celem badań prowadzonych przez dr. hab. Pawła Błasiaka z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie oraz dr. Marcina Markiewicza z Uniwersytetu Gdańskiego jest analiza szeroko akceptowanych paradygmatów oraz koncepcji teoretycznych dotyczących interpretacji i podstaw mechaniki kwantowej. Badacze starają się znaleźć odpowiedź na pytanie, w jakim stopniu intuicje stosowane do opisu procesów kwantowo-mechanicznych znajdują uzasadnienie w ramach realistycznego obrazu świata.

W tym celu za pomocą języka matematyki próbują doprecyzować określone idee teoretyczne, nierzadko funkcjonujące w formie ulotnych intuicji. Takie podejście owocuje niejednokrotnie pojawieniem się inspirujących poznawczo paradoksów. Oczywiście im bardziej podstawowa koncepcja, której dotyczy dany paradoks, tym lepiej, ponieważ w większym stopniu otwiera nowe drzwi do głębszego zrozumienia danego zagadnienia.

W tym duchu obaj naukowcy postanowili rozważyć fundamentalne pytanie: czym jest oddziaływanie i kiedy ono zachodzi? W mechanice kwantowej wynikiem oddziaływania jest splątanie, czyli pojawienie się nieklasycznych korelacji w układzie. Wyobraźmy sobie dwie cząstki powstałe niezależnie w odległych galaktykach. Wydawałoby się, że warunkiem koniecznym do pojawienia się ich oddziaływania jest wymaganie, aby w pewnym momencie ich ewolucji doszło między nimi do bezpośredniego spotkania bądź pośredniego kontaktu poprzez inną cząstkę lub fizyczne pole, które to oddziaływanie mogłoby przekazać. Jak bowiem inaczej mogą one nawiązać ową tajemniczą więź, jaką jest kwantowe splątanie? Paradoksalnie okazuje się jednak, że jest to możliwe. Mechanika kwantowa pozwala na zaistnienie splątania bez konieczności jakiegokolwiek, nawet pośredniego, kontaktu.

Aby uzasadnić tak zaskakującą tezę, należy przedstawić schemat, w którym cząstki wykażą nielokalne korelacje na odległość (w eksperymencie typu Bella). Subtelność owego podejścia polega na tym, aby po drodze wykluczyć możliwość zajścia oddziaływania rozumianego jako kontakt. Schemat taki powinien być również bardzo oszczędny, to znaczy musi wykluczać obecność pośredników, którzy owo oddziaływanie mogliby przekazać (fizyczne pole lub cząstki pośredniczące). Błasiak i Markiewicz pokazali, w jaki sposób można tego dokonać, wychodząc z oryginalnych rozważań Yurke’a i Stolera, które zreinterpretowali jako zwykłą permutację ścieżek cząstek pochodzących z różnych źródeł. Takie nowe spojrzenie pozwala generować dowolne stany splątane dwóch i trzech cząstek, unikając ich kontaktu. Zaproponowane podejście można bez trudu rozszerzyć na większą liczbę cząstek.

W jaki sposób możliwe jest splątanie niezależnych cząstek na odległość bez ich oddziaływania? Podpowiedzi udziela sama mechanika kwantowa, w której postuluje się identyczność, czyli fundamentalną nierozróżnialność wszystkich cząstek tego samego rodzaju. Oznacza to, że na przykład wszystkie fotony (jak również inne cząstki elementarne) w całym Wszechświecie są takie same, niezależnie od dzielącej je odległości. Z formalnego punktu widzenia sprowadza się to do symetryzacji funkcji falowej dla bozonów lub jej antysymetryzacji dla fermionów.

Efekty związane z identycznością są zazwyczaj kojarzone ze statystyką cząstek, która ma konsekwencje w opisie oddziałujących układów wielocząstkowych (takich jak kondensat Bosego-Einsteina lub teoria pasmowa w ciele stałym). W przypadku prostszych układów bezpośrednim skutkiem identyczności jest zakaz Pauliego dla fermionów lub grupowanie w optyce kwantowej dla bozonów. Wspólną cechą wszystkich tych efektów jest kontakt cząstek w jednym punkcie przestrzeni, co jest zgodne z prostą intuicją oddziaływania (na przykład w teorii cząstek mówi się wprost o wierzchołkach oddziaływania). Stąd bierze się przekonanie, że konsekwencje symetryzacji można obserwować wyłącznie w ten sposób. Jednak oddziaływanie z samej swej natury powoduje splątanie.

Dlatego nie jest jasne, co jest faktyczną przyczyną obserwowanych efektów i nieklasycznych korelacji: czy jest to oddziaływanie samo w sobie, czy może pierwotna nierozróżnialność cząstek? W zaproponowanym przez obu naukowców schemacie omija się tę trudność, eliminując oddziaływanie, do którego mogłoby dojść przez jakikolwiek kontakt. Stąd wniosek, że nieklasyczne korelacje są bezpośrednią konsekwencją postulatu identyczności cząstek. Znaleziono zatem sposób na czystą aktywację splątania pochodzącego od ich fundamentalnej nierozróżnialności.

Tego typu spojrzenie, wychodzące od pytań dotyczących podstaw mechaniki kwantowej, może mieć praktyczne zastosowanie do generowania stanów splątanych dla technologii kwantowych. W artykule pokazano, jak wytworzyć dowolny stan splątany dwóch i trzech kubitów, a pomysły te są już implementowane eksperymentalnie. Wydaje się, że rozważane schematy można z powodzeniem rozszerzyć do tworzenia dowolnych stanów splątanych dla wielu cząstek. W ramach dalszych badań obaj naukowcy zamierzają poddać głębszej analizie postulat cząstek identycznych, zarówno z punktu widzenia interpretacji teoretycznej, jak i zastosowań praktycznych.

Dużym zaskoczeniem może być fakt, że postulat nierozróżnialności cząstek nie jest tylko formalnym zabiegiem matematycznym, lecz w swojej czystej formie prowadzi do konsekwencji obserwowanych w laboratoriach. Czy zatem nielokalność stanowi nieodłączną cechę wszystkich identycznych cząstek we Wszechświecie? Foton emitowany przez ekran tego monitora oraz foton pochodzący z odległej galaktyki na krańcach Wszechświata wydają się być splątane tylko i wyłącznie przez swoją identyczną tożsamość. Stanowi to wielką tajemnicę, z którą nauce niebawem przyjdzie się zmierzyć.

Szczegóły pracy doktorów Błasiaka i Markiewicza zostały opisane na łamach Nature.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

teoria kwantów pozwala splątać niezależne cząstki bez konieczności ich kontaktu

Przepraszam, ale co to jest "kontakt" w mechanice kwantowej? :)

18 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

abstrakcyjny język matematyczny notorycznie prowadzący do istotnych problemów interpretacyjnych

Kij z interpretacją, bo ja widzę niezmiennie TYLKO pasmo sukcesów OBLICZENIOWYCH

20 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

w sposób istotny czerpie z nieklasycznych zasobów oferowanych przez mechanikę kwantową

Ooo. Mechanika kwantowa dostarcza "klasycznej fizyki"?

21 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

w jakim stopniu intuicje stosowane do opisu procesów kwantowo-mechanicznych znajdują uzasadnienie w ramach realistycznego obrazu świata

Najlepszym uzasadnieniem jest SUAC (działa ;))
...

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 minuty temu, Astro napisał:

Przepraszam, ale co to jest "kontakt" w mechanice kwantowej? :)

 

Nie mam pojęcia. Ale ja humanista jestem. Może w pracy źródłowej coś jest. Tutaj mamy informację prasową IFJ PAN. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ok, przyjmuję informację prasową na klatę. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ten temat splątania zawsze mnie troszkę dziwił. Nie mam czasu tego zgłębić, ale ciekawi mnie jak eksperymentalnie uzyskują stan splątania... Tutaj fizyka mocno się już miesza z filozofią nauki. Eksperymenty to domena fizyki, ale interpretacja (nie mylić z teorią albo modelami) to już filozofia, niezależnie od tego kto tej interpretacji dokonuje. Interpretacje zatem mogą być różne, ale badania powinny być jednoznaczne. Jak zatem uzyskują stan splątania eksperymentalnie skoro wg powyższego artykułu w zasadzie można powiedzieć że każda cząstka tego samego typu (np. foton) są ze sobą splątane? Może po prostu uzyskują "coś" co matematycznie wygląda "jakoś" (nie wiem jak, dlatego takie potworki używam ;P) ale tylko nazywają to splątaniem, czyli jest to naditerpretacja ? Może natura tego co uważamy za wytworzone eksperymentalnie splątane cząstki w rzeczywistości nie jest taka jak znaczenie pojęcia "splątania kwantowego"?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Warai, w Rzeczywistości tak naprawdę wszystko jest splątane. Odosobniona cząstka to tylko nieistniejący w naturze model, model z piaskownicy. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czy to oznacza że jeśli bezpieczna komunikacja wykorzystuje do splątania dwie cząstki, jest niepodsłuchiwalna - to wystarczy splątać bezkontaktowo trzecią cząstkę i jednak podsłuchać?

Pytanie drugie, czy można by teoretycznie badać obce światy, wiedząc gdzie jest splątana cząstka?

Share this post


Link to post
Share on other sites
34 minuty temu, Ergo Sum napisał:

wystarczy splątać bezkontaktowo trzecią cząstkę i jednak podsłuchać?

Nie.

34 minuty temu, Ergo Sum napisał:

czy można by teoretycznie badać obce światy, wiedząc gdzie jest splątana cząstka?

Nie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 godziny temu, Astro napisał:

Ooo. Mechanika kwantowa dostarcza "klasycznej fizyki"?

E... no tak? Klasyczna to tylko gorsze przybliżenie? Coś jak STW dla spaceru po parku.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 29.03.2020 o 11:45, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Foton emitowany przez ekran tego monitora oraz foton pochodzący z odległej galaktyki na krańcach Wszechświata wydają się być splątane tylko i wyłącznie przez swoją identyczną tożsamość.

No to albo wszystkie są splątane, albo żaden. Co ma decydować o tym, że ten foton z odległej galaktyki splącze się z fotonem akurat z mojego telewizora, a nie z telewizora mojego sąsiada? Jeżeli jakieś dwa fotony mają się ze sobą splątać, to musi być między nimi jakieś oddziaływanie - to nie magia, tylko fizyka. Być może możliwe jest to w innych wymiarach niż nasze 3 lub jak kto woli 4 (czasoprzestrzeń). Tylko, czy akurat te obliczenia uwzględniają dodatkowe wymiary?

Share this post


Link to post
Share on other sites
35 minut temu, Jajcenty napisał:

Coś jak STW dla spaceru po parku

Wiesz, nie zwykłem strzelać z armaty do wróbla, więc do spacerku nie stracę 5 dni obliczeniowych, by dostać to samo* co po pięciu minutach gryzmolenia na kartce.
Podobnie z R-matrix itp... Warto zwyczajnie wiedzieć, kiedy się wytacza działa. :)

* z dokładnością nieistotną wobec możliwości pomiarowych

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 godzin temu, peceed napisał:

Nie.

Za tak elokwentne wypowiedzi to ja bym banowała

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
59 minut temu, Sławko napisał:

Jeżeli jakieś dwa fotony mają się ze sobą splątać, to musi być między nimi jakieś oddziaływanie

Fotony w ogóle nie lubią z sobą oddziaływać, chociaż w niektórych warunkach można to na nich wymusić. Splątane robi się przez podział albo w oddziaływaniach, w których produktem jest więcej niż jeden (np. anihilacja).

W artykule, w maksymalnym uproszczeniu, chodzi o nielokalność cząstki, czyli że "ogonki" funkcji falowej lub jak kto woli trajektorie QED rozciągają się na całą przestrzeń (pole EM), czyli mogą się z sobą mieszać. Cząstki należące do jednego gatunku są fundamentalnie nieodróżnialne, czyli nie można przypisać danej trajektorii konkretnej cząstce, jeśli mamy ich więcej niż jedną.
Rys. 1:
https://www.nature.com/articles/s41598-019-55137-3.pdf
 

15 minut temu, Ergo Sum napisał:

bym

No i to jest pocieszające, że tylko "bym" :D

Edited by ex nihilo

Share this post


Link to post
Share on other sites
24 minuty temu, ex nihilo napisał:

Cząstki należące do jednego gatunku są fundamentalnie nieodróżnialne, czyli nie można przypisać danej trajektorii konkretnej cząstce, jeśli mamy ich więcej niż jedną.

Czy do odróżnienia nie wystarczą różne (ct, x,y,z) ? Ja rozumiem że funkcja falowa jest asymptotycznie zbieżna do zera i formalnie cząstka ma niezerowe pdp by być wszędzie, (dalej nawet niż ct pozwala?),  ale mieszanie ogonków ff musiałoby mieć jakiś nośnik? 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
25 minut temu, Jajcenty napisał:

Czy do odróżnienia nie wystarczą różne (ct, x,y,z) ?

Nie. Możesz wbić szpilkę w maksimum pdp (problem, kiedy tych max. jest kilka!) ale nie oznacza to, że w chwili t(0+1) cząstka jest tą samą, którą przyszpiliłeś w chwili t0.
 

25 minut temu, Jajcenty napisał:

mieszanie ogonków ff musiałoby mieć jakiś nośnik?

Odpowiednie pole, w zależności od "gatunku".

Edited by ex nihilo

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
3 godziny temu, Ergo Sum napisał:

Za tak elokwentne wypowiedzi to ja bym banowała

To jest nauka ścisła, tutaj nie elokwencja się liczy a poprawność.

Co do splątania - to nie jest jakaś magiczna niteczka, za którą się pociąga z jednej strony i słyszy dzwoneczek z drugiej. Splątanie nie przenosi (i nie może przenosić z przyczyn matematycznych) żadnych sygnałów, tylko jest korelacją fundamentalnie przypadkowych pomiarów. Co ważne - korelacje kwantowe (splątanie) są najmocniejsze jakie tylko mogą być i jeszcze nie łamać przyczynowości.

Tak naprawdę to wszystko co nas otacza jest absurdalnie poplątane,  sytuacje w których można "zobaczyć" pojedyncze kwantowe własności są nadzwyczajnie proste i muszą być specjalnie preparowane, i izolowane, to w tym leży trudność w technologiach kwantowych.

Co ważne - nie jesteśmy przy użyciu pomiarów układu stwierdzić, że jest on jakoś splątany z innym układem którego nie znamy, cechą splątania jest to że nie zmienia ono statystyki lokalnych pomiarów. Są one całkowicie, doskonale przypadkowe. Inny obserwator może mieć znacznie większą wiedzę i uznawać cząsteczki za splątane. To jest dziwne tylko jeśli zakłada się istnienie obiektywnej rzeczywistości, a taka nie istnieje. 

Natomiast odnośnie kryptografii kwantowej to jest ona fundamentalnie, co do zasady nie do złamania przy użyciu jakichkolwiek tricków (aczkolwiek niektóre implementacje mają bugi które można wykorzystać). Aby złamać taką kryptografię trzeba by móc zrobić dokładną kopię podsłuchiwanej cząsteczki co jest niemożliwe (tzw. zakaz klonowania). A klonować się nie da, bo ta cząsteczka jest składnikiem "większego" obiektu składającego się ze skorelowanych części, i nie da się niczego "wyciąć i wkleić" w takiej sytuacji.

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minut temu, peceed napisał:

Tak naprawdę to wszystko co nas otacza jest absurdalnie poplątane

Pełna zgoda, tylko mała drobnostka: gdzie absurd? Myślę o Rzeczywistości, nie o naszych zdolnościach pojęciowych. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 minut temu, peceed napisał:

To jest nauka ścisła, tutaj nie elokwencja się liczy a poprawność.

Odpowiadanie nie jest nauką - tylko wynika z elokwencji lub jej braku. Odpowiedź "nic" nie jest ani naukowa ani elokwentna. Tym bardziej stosowanie nienaukowych tricków dyskusyjnych z przerzucaniem podmiotu dywagacji. Więc proszę oszczędź sobie....

Co do reszty wypowiedzi ... dzięki z wyjaśnienia pełnymi zdaniami.

Wciąż jednak mam wrażenie, (podkreślam wrażenie nie przekonanie),  że używasz ogólnych teorii niekoniecznie pasujących do zjawisk. Jeśli zasada mówi o pełnej przypadkowości, to jak się to ma do splątania - to się powinno wykluczać  - i nie chodzi mi o kota Schrodingera lecz o sam "świat kwantów".

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 godzin temu, Ergo Sum napisał:

Odpowiedź "nic" nie jest ani naukowa ani elokwentna.

Naukowa jak najbardziej jest/możebyć. A czy (wystarczająco) elokwentna? Hmm... to sprawa całkiem pozanaukowa. Podobnie zresztą jak opierniczanie kogoś, kto dał sensowną i naukowo poprawną odpowiedź, że jego odpowiedź "nie jest ani naukowa ani elokwentna". Zawsze przecież można poprosić o doprecyzowanie, uzupełnienie czy uzasadnienie... albo po prostu podjąć merytoryczną dyskusję. No nie?

------------------------------------------------
A tak ogólnie, dla porządku:
- sprawa tego splątania "bez kontaktu" jest na razie czysto hipotetyczna, chociaż racjonalne podstawy ma;
- splątania międzygalaktyczne i inne takie, to czysta teoria wynikająca z formalizmu, a nawet tylko baaardzo mocno przesadzony poglądowy obrazek, bo...
- realne znaczenie takie splątania mogą mieć w skali mikro, chociaż...
- "dziwne" trajektorie są potwierdzone doświadczalne (np. wsteczne).

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 30.03.2020 o 16:41, Ergo Sum napisał:

Jeśli zasada mówi o pełnej przypadkowości, to jak się to ma do splątania - to się powinno wykluczać  - i nie chodzi mi o kota Schrodingera lecz o sam "świat kwantów".

Nie wiem co ma do tego kot. Kot ilustruje tylko zasadę, że mechanika kwantowa stosuje się również do dużych makroskopowych obiektów. Mechanikę kwantową trzeba interpretować nie jako "obiektywnie istniejącą rzeczywistość", tylko "subiektywną wiedzę obserwatora określającą prawdopodobieństwach różnych wyników pomiarów ". Superpozycja stanów kota traci całą magię w tym poprawnym ujęciu, oznacza ona tyle, że wiemy że kod może być albo żywy albo martwy po otwarciu pudełka i nic więcej, to jest zarówno zgodne ze zdrowym rozsądkiem jak i banalne. Nie oznacza to że kot jest żywy i martwy jednocześnie, to błędna translacja superpozycji kwantowej na język naturalny która robi ludziom wodę z mózgu (mechanika kwantowa jest znacznie dziwniejsza niż się ludziom wydaje, ale też znacznie mniej szalona). Oznacza ona że nie wiemy czy kot jest żywy czy martwy, i określa precyzyjnie szanse obu tych możliwości. Dziwność mechaniki kwantowej polega na tym, że nie jest to nigdzie określone, i decyduje się w momencie otwarcia pudełka. Przestaje być dziwne, jeśli się pamięta, że ta "rzeczywistość kwantowa" zachowuje się dokładnie tak jak wiedza o czymś. Z punktu widzenia mechaniki kwantowej obiektywna rzeczywistość jest czymś dziwnym i powstaje tylko jako przybliżenie lub wręcz złudzenie. Nie ma rzeczywistości, jedyne co istnieje to wiedza o niej :)

Przypadkowość jest pełna w tym sensie, że statystyka pomiarów zawsze jest zgodna z prawdopodobieństwami. A jednocześnie jest zgodna z korelacjami z tymi innymi cząsteczkami, tylko nie mając informacji o reszcie układu nigdy nie jesteśmy w stanie ich zauważyć.

Tak naprawdę nasze piękne pojedyncze niesplątane fotony mogą być dla innego obserwatora splątane z milionami innych każdy i nic w ich zachowaniu się nie zmienia. Gdy je sobie potem wzajemnie splączemy to muszą się zachowywać w odpowiednio skorelowany sposób przy pomiarach. Na przykład możemy mieć magiczny, laser który dla nas wysyła nam pojedyncze fotony. Ktoś inny może mieć wiedzę o tym, że te fotony zawsze powstają splątanymi parami lecącymi w przeciwnych kierunkach - dla nas jest to absolutnie bez znaczenia.  Żaden eksperyment nie będzie w stanie tego wykazać jeśli tamte fotony będą poza jego zasięgiem.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 30.03.2020 o 16:16, peceed napisał:

To jest dziwne tylko jeśli zakłada się istnienie obiektywnej rzeczywistości, a taka nie istnieje. 

Co dokładnie masz na myśli?

 

W dniu 1.04.2020 o 00:30, peceed napisał:

Nie ma rzeczywistości, jedyne co istnieje to wiedza o niej

Czy to jest w ogóle możliwe? To jest chyba kwestia definicji. Jeśli masz wiedzę o czymś to to coś istnieje, co najwyżej nie istnieje w takiej formie jak myślisz, ale w jakiejś istnieć musi.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

9 godzin temu, Warai Otoko napisał:
W dniu 30.03.2020 o 16:16, peceed napisał:

To jest dziwne tylko jeśli zakłada się istnienie obiektywnej rzeczywistości, a taka nie istnieje. 

Co dokładnie masz na myśli?

Ogólnie chodzi mi o to, że ludzie wciąż rozumują w sposób klasyczny (=niekwantowy) i efekty kwantowe są mentalnie wyjaśniane jako dziwne (bardzo dziwne) zjawiska wciąż w ramach tego klasycznego modelu (jako jego deformacje). Stąd pojawiają się paradoksy, niezrozumienie, itd.

W rzeczywistości mamy fundamentalną różnicę w rozumieniu świata, ma on inne abstrakcyjne cegiełki i co ważne - różni obserwatorzy mogą a nawet muszą różnić się opisem tych samych układów fizycznych - nie da się uzgodnić jednej wersji którą moglibyśmy uznać za rzeczywistość, w odróżnieniu od mechaniki klasycznej. Ale mechanika kwantowa zapewnia, że te różne opisy są tak samo dobre w tym sensie, że prawdopodobieństwa wydarzeń zgadzają się z każdym z tych opisów.

Różnica jakościowa jest taka, jak w przypadku kogoś kto dowiedział się że tak naprawdę żył w Matrixie. Ale kiedy się już przestawi, to wszystkie efekty stają się całkowicie normalne i intuicyjne, naszą klasyczną rzeczywistość traktujemy jako przybliżenie.

9 godzin temu, Warai Otoko napisał:
W dniu 1.04.2020 o 00:30, peceed napisał:

Nie ma rzeczywistości, jedyne co istnieje to wiedza o niej

Czy to jest w ogóle możliwe? To jest chyba kwestia definicji. Jeśli masz wiedzę o czymś to to coś istnieje, co najwyżej nie istnieje w takiej formie jak myślisz, ale w jakiejś istnieć musi.

W ciągu swojego życia zgromadziłem w wyniku obserwacji masę różnych informacji, każda z nich była wynikiem obserwacji. Moja rzeczywistość to tak naprawdę suma wiedzy o niej, tylko że tak naprawdę istniały tylko obserwacje - ostatecznie mogłem być podłączony do matrixa. A zatem tak naprawdę nie wiem nic o rzeczywistości, po prostu wierzę że coś czego model mam w głowie istnieje też poza nią. Mechanika kwantowa bardzo dokładnie ogranicza własności tego czegoś co może istnieć poza moim modelem. To coś to model kwantowy (rzeczywistość kwantowa) i znacznie bardziej przypomina swoimi własnościami model w mojej głowie niż coś co nazywaliśmy rzeczywistością klasyczną. Przede wszystkim nie jest unikalny.

Ujmę to inaczej, po wielu latach męk jedno zdanie pozwoliło mi w końcu poprawnie zrozumieć mechanikę kwantową: wektory stanu nie reprezentują obiektywnej rzeczywistości a subiektywną wiedzę obserwatora.  Mechanika kwantowa ogranicza się do stwierdzeń typu "jeśli jakiś układ fizyczny jest opisywany przy pomocy wiedzy reprezentowanej przez wektor stanu, to określone pomiary mogą dać określone wyniki z określonymi prawdopodobieństwami". Jedyne prawdziwe fizyczne rezultaty o jakich wypowiada się MK to pomiary, i to jest jedyna "rzeczywistość" namacalna dla obserwatora.

Kluczem do przejścia z intuicji klasycznej do kwantowej jest odpowiednie przemapowanie pojęć tam, gdzie jest to możliwe. Fizycy są niestety uczeni w ten sposób, że mapują "wektor stanu/funkcja falowa" na "rzeczywistość/rzeczywisty obiekt" i mamy ogromy rozjazd w ich własnościach niemożliwy do logicznego pogodzenia.
Jeżeli użyjemy wspomnianego mapowania "funkcja falowa" = "wiedza o rzeczywistości jaką ma obserwator", to własności stają się zgodne, i na dobrą sprawą w ogóle nie trzeba się zastanawiać czy po stronie modelu kwantowego jakakolwiek rzeczywistość jest potrzebna.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
Godzinę temu, peceed napisał:

Moja rzeczywistość to tak naprawdę suma wiedzy o niej, tylko że tak naprawdę istniały tylko obserwacje

(nie znam się w ogóle)

hm...nawiązując do tego kota (w sumie może to być cokolwiek ) i rzeczywistości subiektywnej/obiektywnej.

Dowiesz się dopiero o jego stanie gdy otworzysz pudełko, ale hipotetycznie może istnieć ktoś kto ma inna wiedze o tym kocie i zna już jego stan.

To jednak gdy Ty otworzysz to pudełko nie możesz uzyskać innego wyniku niż on. (jeśli dobrze rozumiem).

 

To by mi sugerowało, że jest jednak jakaś obiektywna rzeczywistość, jednak subiektywnie mamy inne wglady w całą rzeczywistość stąd cała subiektywność, dobrze rozumuję czy nic a nic? ;)

Edited by Afordancja

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
4 godziny temu, Afordancja napisał:

Dowiesz się dopiero o jego stanie gdy otworzysz pudełko, ale hipotetycznie może istnieć ktoś kto ma inna wiedze o tym kocie i zna już jego stan 

No właśnie w tym przypadku nie do końca, jeśli pudełko jest izolowane.

Ale jest wersja tego doświadczenia myślowego z przyjacielem Wignera. Obok pudełka z kotem znajduje się przyjaciel Wignera i razem znajdują się w izolowanym pokoju. Po ustalonym czasie przyjaciel ma zajrzeć do pudełka z kotem.

Z punktu widzenia obserwatora poza pokojem kot znajduje się w superpozycji żywy lub martwy, a po otwarciu pudełka przez przyjaciela stan kota nie staje się ustalony, tylko to przyjaciel przechodzi w superpozycję  zobaczył żywego kota lub zobaczył martwego kota. Dopiero otwarcie pokoju ustala zarówno stan przyjaciela jak i kota. Ale z punktu widzenia przyjaciela nie działo się z nim nic dziwnego, dla niego zaszła jedna konkretna sytuacja. To że ktoś inny zna stan kota oznacza dla obserwatora z zewnątrz tylko tyle, że jego ("ktosia") stan jest skorelowany (splątany) ze stanem kota, a nie że obiektywnie znajduje się w ustalonym stanie.

4 godziny temu, Afordancja napisał:

To jednak gdy Ty otworzysz to pudełko nie możesz uzyskać innego wyniku niż on. (jeśli dobrze rozumiem).

Z jednej strony nie mogę uzyskać innego wyniku, z drugiej to jaki wynik uzyskał przyjaciel ustala się dokładnie w tym samym momencie co stan kota, z punktu widzenia osoby zewnętrznej. Dokładnie  wtedy gdy zagląda. Nasz język i intuicja kiepsko sobie z tym radzą.

 

Edited by peceed
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Echch ten nieszczęsny póltrupek kot...
Spróbujmy inaczej - niech ten kot nie będzie "kotem", a "zlokalizowanym wzbudzeniem pola kotowego". Mamy pudełko z polem kotowym wewnątrz, które ma wartość (może wygenerować po wzbudzeniu) "jednego kota" (1K). Kiedy pudełko jest zamknięte (stan niewzbudzony) ten 1K jest w superpozycji dwóch wektorów stanu: "żywy" i "martwy". Kiedy pudełko otworzymy (oddziaływanie, "pomiar"), pole kotowe zostaje wzbudzone do stanu 1K, który musi przyjąć jeden z tych dwóch wektorów (kolaps funkcji falowej, wyjście z superpozycji) - "żywy" albo "martwy". Kiedy pudełko zamkniemy, 1K delokalizuje się stopniowo do stanu pierwotnego (pole kotowe) i powraca do superpozycji.
I tak to pudełko możemy otwierać i zamykać dowolną ilość razy. Wynik każdego otwarcia będzie nieprzewidywalny (żywy czy martwy), ale kiedy milion razy to pudełko otworzymy i zamkniemy, okaże się że wynik będzie bardzo bliski 50% żywy i 50% martwy. Chyba że czas pomiędzy kolejnymi otwarciami i zamknięciami będzie bardzo krótki - wtedy z dużym pdp przy kolejnym otwarciu dostaniemy wynik taki jak przy poprzednim, 1K nie zdąży przejść do superpozycji.
A co z prawdziwym kotem? Prawdziwy kot składa się z 10chwi stale otwartych (oddziałujących z sobą) pudełek, w których siedzą ciągle wzbudzające się wzajemnie (oddziaływanie) elementarne składniki kota (tfu "cząstki"), czyli wektor stanu kota zostaje "zablokowany" w stanie "żywy" albo w stanie "martwy".
Do tego możemy sobie dodać przyjaciela Wignera, dziewczynę (albo chłopaka, co kto lubi) tego przyjaciela, ciotkę tej dziewczyny (albo chłopaka) itd., i nic się nie zmieni oprócz paru niezbyt istotnych szczegółów opisu.
Po przejściu na opis pole/wzbudzenie cały koci paradoks znika.

Edited by ex nihilo
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Za pomocą prostych teoretycznych modeli można budować układy działające ściśle według reguł klasycznej fizyki, a mimo to wiernie odtwarzające przewidywania mechaniki kwantowej dla pojedynczych cząstek – nawet te najbardziej paradoksalne! Co zatem jest prawdziwą oznaką kwantowości?
      Świat kwantów jest pełen paradoksów niepojętych dla ludzkiej intuicji i niewytłumaczalnych dla klasycznej fizyki. Tezę tę można usłyszeć niemal zawsze, gdy mowa o mechanice kwantowej. Oto kilka przykładów zjawisk powszechne uznawanych za typowo kwantowe: pojedynczy elektron generujący prążki interferencyjne za dwiema szczelinami, jakby przechodził przez obie jednocześnie; cząstki przebywające w tym samym czasie w wielu różnych stanach, by w chwili obserwacji "magicznie" pojawić się w jednym wybranym; pomiary bez oddziaływania; wymazywanie przeszłości za pomocą kwantowej gumki czy wreszcie nielokalność, sprawiająca wrażenie, jakby splątane cząstki natychmiastowo oddziaływały na dowolnie duży dystans. Tylko czy wszystkie te zjawiska koniecznie muszą być czysto kwantowe?
      We właśnie opublikowanym artykule dr hab. Paweł Błasiak z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie pokazał, jak z "cegiełek" klasycznej fizyki konstruować szeroko pojęte optyczne układy interferometryczne, wiernie odtwarzające najdziwniejsze przewidywania mechaniki kwantowej w odniesieniu do pojedynczych cząstek. Zaprezentowany model pomaga lepiej zrozumieć, dlaczego mechanika kwantowa jest potrzebna oraz co naprawdę nowego mówi o otaczającej nas rzeczywistości. Jeśli bowiem jakiś efekt kwantowy ma proste klasyczne wytłumaczenie, nie należy upatrywać w nim specjalnej tajemnicy. Publikacja jasno wskazuje granicę, poza którą teoria kwantów jest już niezbędna: prawdziwa kwantowa "magia" zaczyna się dopiero dla wielu cząstek.
      Kontrowersji wokół mechaniki kwantowej jest naprawdę sporo. Są one tak silne, że nawet dziś, gdy teoria ta liczy sobie już niemal sto lat, większość fizyków woli ją po prostu używać, unikając niewygodnych pytań o interpretację - mówi dr Paweł Błasiak i dodaje: Nasze problemy wynikają tu z faktu, że... byliśmy zbyt zdeterminowani. Wcześniej najpierw obserwowaliśmy pewne zjawiska i żeby je tłumaczyć, budowaliśmy aparat matematyczny na bazie dobrze ugruntowanych fizycznych intuicji. W przypadku mechaniki kwantowej zdarzyła się rzecz odwrotna: z zaledwie paru poszlak eksperymentalnych odgadliśmy wysoce abstrakcyjny, matematyczny formalizm, świetnie opisujący wyniki pomiarów w laboratorium, ale najmniejszego pojęcia nie mamy, czym jest kryjąca się za nim fizyczna rzeczywistość.
      Richard Feynman, znakomity fizyk amerykański, był głęboko przekonany, że zjawiskiem absolutnie niemożliwym do wyjaśnienia przez fizykę klasyczną jest kwantowa interferencja, odpowiedzialna między innymi za prążki widoczne za dwiema szczelinami, przez które przechodzi pojedynczy obiekt kwantowy. Erwin Schrödinger, współtwórca mechaniki kwantowej, miał innego faworyta: splątanie kwantowe, mogące na odległość wiązać cechy dwóch i więcej cząstek kwantowych. Spore grono fizyków do dziś się zastanawia, do jakiego stopnia te nieintuicyjne zjawiska mechaniki kwantowej są jedynie wynikiem naszych ograniczeń poznawczych, czyli sposobów, w jaki badamy świat. To nie przyroda, lecz nasz brak pełnej wiedzy o układzie miałby powodować, że obserwowane w nim zjawiska nabierałyby cech niewytłumaczalnej egzotyki. Tego typu podejście to próba spojrzenia na mechanikę kwantową jako teorię z dobrze określoną ontologią, prowadząca ku odpowiedzi na pytanie, co tak naprawdę odróżnia teorię kwantów od teorii klasycznych.
      W artykule na łamach czasopisma Physical Review A zademonstrowano zasady budowy modeli dowolnie skomplikowanych układów optycznych, skonstruowanych z elementów pracujących wedle zasad klasycznej fizyki, dodatkowo uwzględniając istnienie pewnych lokalnych zmiennych ukrytych, do których eksperymentator ma jedynie pośredni dostęp. Dr Błasiak wykazał, że dla pojedynczych cząstek przedstawiony model wiernie odtwarza wszystkie zjawiska powszechnie uznawane za ewidentną oznakę kwantowości, w tym kolaps funkcji falowej, interferencję kwantową czy kontekstualność. Co więcej, klasyczne analogie tych zjawisk okazują się całkiem proste. Model ten nie może jednak odtworzyć charakterystycznych cech splątania kwantowego, którego zaistnienie wymaga co najmniej dwóch cząstek kwantowych. Zdaje się to wskazywać, że splątanie oraz związana z nią nielokalność mogą być bardziej fundamentalną własnością świata kwantów niż kwantowa interferencja.
      Tego typu podejście pozwala unikać fatalnej praktyki polegającej na wymijających odpowiedziach i machaniu rękami w dyskusjach o podstawach oraz interpretacji mechaniki kwantowej. Mamy narzędzia, aby takie pytania formułować i precyzyjnie rozstrzygać. Skonstruowany model ma na celu pokazać, że modele ontologiczne z ograniczonym dostępem do informacji mają przynajmniej potencjalną możliwość wyjaśnienia większości egzotycznych zjawisk kwantowych w ramach szeroko pojętej fizyki klasycznej. Prawdziwą kwantową tajemnicą pozostawałoby jedynie kwantowe splątanie - wyjaśnia dr Błasiak.
      Splątanie kwantowe trafia zatem w samo sedno mechaniki kwantowej, wskazując na to "coś", co wymusza odejście od klasycznie rozumianej rzeczywistości i przesuwa granicę tajemniczości w kierunku zjawisk wielocząstkowych. Okazuje się bowiem, że efekty kwantowe dla pojedynczych cząstek mogą być z powodzeniem odtwarzane w ramach klasycznych (tzn. lokalnych) modeli ontologicznych z ograniczonym dostępem do informacji. Gdyby więc pominąć zjawiska wielocząstkowe, moglibyśmy w zasadzie obejść się bez mechaniki kwantowej i jej "upiornej" nielokalności. Opisany lokalny model, odtwarzający kwantowe zjawiska dla pojedynczej cząstki, bardzo wyraźnie definiuje granicę, poza którą stwierdzenia dotyczące nielokalności tracą swoją zasadność.
      Zatem Feynman czy Schrödinger? Wydaje się, że to jednak Schrödinger trafił w samo serce mechaniki kwantowej. Ale cichym zwycięzcą może być... Albert Einstein, który nigdy nie był zadowolony z powszechnie obowiązującej interpretacji mechaniki kwantowej. Bez jego uporczywych pytań nie mielibyśmy dziś ani twierdzenia Bella, ani kwantowej informacji.
      Dlatego właśnie badania w dziedzinie podstaw mechaniki kwantowej są tak fascynujące. Rozciągają się one od wciąż powracającego pytania o naturę naszej rzeczywistości, po istotę prawdziwej kwantowości, której zawdzięczamy przewagę technologii kwantowych nad ich klasycznymi odpowiednikami - podsumowuje z uśmiechem dr Błasiak.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) we współpracy z uczonymi z Uniwersytetu Wiedeńskiego po raz pierwszy w historii schłodzili za pomocą lasera miniaturowy obiekt mechaniczny do najniższego możliwego stanu energetycznego. Osiągnięcie to umożliwi przeprowadzenie w przyszłości eksperymentów, które dotychczas nie były możliwe.
      Użyliśmy światła do wprowadzenia masywnego systemu mechanicznego - składającego się z miliardów atomów- w stan, w którym zachowuje się on zgodnie z prawami mechaniki kwantowej. W przeszłości można było tego dokonać tylko w przypadku pojedynczych jonów i atomów schwytanych w pułapki - powiedział główny autor badań, profesor Oskar Painter.
      Uczony i jego zespół najpierw stworzyli bardzo precyzyjną krzemową belkę o długości liczonej w mikrometrach i dobrali częstotliwość światła laserowego tak, by mogło ono dotrzeć do systemu i, po odbiciu, odebrać zeń energię cieplną. Dzięki niezwykłej precyzji wykonania każdego elementu oraz osłony izolującej całość od wpływów środowiska doprowadzili system do stanu podstawowego, w którym drgania mechaniczne są zredukowane do absolutnego minimum. W takim stanie można wykryć bardzo niewielkie siły i masy oddziałujące na system. Zwykle ich obecność jest maskowana drganiami.
      Nasz eksperyment otwiera drogę do przeprowadzenia bardzo interesujących badań z zakresu mechaniki kwantowej - stwierdził profesor Painter. Pozwoli to np. na sprawdzenie czy systemy mechaniczne mogą zostać wprowadzone w stan splątania kwantowego.
      Aby osiągnąć stan podstawowy, konieczne było schłodzenie belki do temperatury poniżej 100 milikelwinów. Dopiero wówczas udałoby się usunąć „szum" w postaci fononów, które w olbrzymiej ilości są tworzone w temperaturze pokojowej.
      Tradycyjne metody kriogeniczne mogły się nie sprawdzić, gdyż po pierwsze wymagają użycia bardzo drogiego sprzętu, a po drugie, nie można ich zastosować w każdym przypadku.
      Postanowiliśmy użyć fotonów do usunięcia fononów z systemu - powiedział Jasper Chan, jeden z naukowców biorących udział w eksperymencie. Uczeni wywiercili w krzemowej belce otwory, które po potraktowaniu światłem o określonej długości fali, zadziałały jak pułapki, w które złapało się światło. Doszło wówczas do silnej interakcji światła z drganiami mechanicznymi.
      Jako, że przesunięcie w częstotliwości światła jest wprost związane z ruchem termicznym obiektu, to światło, gdy już wydostanie się z pułapki, zabiera ze sobą takie informacje o systemie mechanicznym jak np. ruch i temperatura. W ten sposób powstał przetwornik optomechaniczny, który zamieniał informacje o systemie mechanicznym w światło.
      Taki przetwornik może zostać wykorzystany do łączenia różnych systemów kwantowych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Narodowych Instytutów Standardów i Technologii (NIST) jako pierwsi w historii doprowadzili do splątania dwóch jonów za pomocą mikrofal. Dotychczas w tym celu wykorzystywano lasery.
      Prace te pokazują, że w przyszłości możliwe będzie zastąpienie wielkich systemów laserowych niewielkimi źródłami mikrofal, takimi jak np. wykorzystywane w telefonach komórkowych.
      Mikrofale już wcześniej były używane do manipulowania jonami, jednak teraz, dzięki umieszczeniu źródła ich emisji bardzo blisko jonów, w odległości zaledwie 30 mikrometrów, udało się uzyskać splątanie atomów. Możliwość splątywania cząsteczek to jeden z podstawowych warunków transportu informacji i korekcji błędów w przyszłych komputerach kwantowych.
      Podczas swoich prac naukowcy wykorzystali źródło mikrofal umieszczone w układzie scalonym zintegrowane z pułapką jonową oraz stołowy zestaw laserów, luster i soczewek. Zestaw ten jest dziesięciokrotnie mniejszy niż dotychczas wykorzystywane. Użycie ultrafioletowego lasera o niskiej mocy wciąż jest koniecznością, gdyż za jego pomocą chłodzi się jony i obserwuje wyniki badań. Jednak w przyszłości cały zespół lasera można będzie zminiaturyzować do rozmiarów laserów używanych np. w odtwarzaczach DVD.
      Możliwe, że średniej wielkości komputer kwantowy będzie przypominał telefon komórkowy połączony z urządzeniem podobnym do laserowego wskaźnika, a zaawansowane maszyny będą wielkości współczesnego peceta - mówi fizyk Dietrich Leibfried, współautor badań. Chociaż kwantowe komputery raczej nie będą urządzeniami, które każdy będzie chciał nosić przy sobie, to będą mogły używać elektroniki podobnej do tej, jaka jest obecnie wykorzystywana w smartfonach do generowania mikrofal. Podzespoły takie są dobrze znane i już obecne na rynku. Taka perspektywa bardzo nas ekscytuje - dodaje uczony.
      W czasie eksperymentów dwa jony zostały złapane w elektromagnetyczną pułapkę. Nad pułapką znajdował się układ scalony zawierający elektrody z azotku glinu pokrytego złotem. Elektrody były aktywowane, by wywołać impulsy promieniowania mikrofalowego oscylujące wokół jonów. Ich częstotliwość wahała się od 1 do 2 gigaherców. Mikrofale doprowadziły do powstania pola magnetycznego, które z kolei wywołało rotację spinów. Jeśli moc takiego pola magnetycznego jest w odpowiedni sposób zwiększana, można doprowadzić do splątania jonów. Metodą prób i błędów, wykorzystując przy tym zestaw trzech elektrod, udało się uczonym odnaleźć właściwy sposób manipulowania polem magnetycznym i doprowadzić do splątania.
      Wykorzystanie mikrofal w miejsce laserów ma i tę zaletę, że zmniejsza liczbę błędów, które są powodowane niestabilnościami w promieniu lasera oraz zapobiega pojawieniu się w jonach spontanicznej emisji wywoływanej światłem laserowym. Jednak technika mikrofalowego splątania musi zostać jeszcze udoskonalona. Uczonym z NIST udało się uzyskać splątanie w 76% przypadków. Tymczasem za pomocą lasera uzyskuje się wynik rzędu 99,3 procenta.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uzyskanie fotonowych "trojaczków" to duży przełom na polu optyki kwantowej, który wpłynie też na prace nad komputerami kwantowymi.
      W przeszłości uzyskanie par fotonów zrewolucjonizowało optykę kwantową i umożliwiło postanie kwantowej kryptografii oraz dało nadzieję na zaprzęgnięcie fotonów do obliczeń.
      Teraz Thomas Jennewein, Hannes Hubel, Deny Hamel, Kevin Resch z kanadyjskiego University of Waterloo, Alessandro Fedrizzi z University of Queensland w Australii oraz Sven Ramelow z Austriackiej Akademii Nauk uzyskali trzy powiązane ze sobą fotony. 
      Pary fotonów otrzymuje się po przepuszczeniu silnego światła laserowego przez kryształ. Foton padający na kryształ zostaje przekształcony w splecioną parę fotonów. Obecnie naukowcy dodali kolejny etap, przepuszczając jeden z fotonów przez kolejny kryształ, uzyskując dodatkowy foton. W ten sposób powstały trzy fotony, które były ze sobą splątane, gdyż początek im dał ten sam foton.
      Najnowsze osiągnięcie naukowe umożliwi przeprowadzenie zupełnie nowych eksperymentów i pozwoli zbadać niedostępne dotychczas zjawiska kwantowe.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Joint Quantum Institute oraz University of Maryland stworzyli "kwantowe obrazki", pary bogatych w informacje wzorców, których właściwości były ze sobą splątane. To, co pozornie wygląda na zabawę, może w przyszłości posłużyć do przechowywania danych w kwantowych komputerach czy bezpiecznego przesyłania informacji. Obrazki tworzą identyczne pary i są ze sobą splątane. Oznacza to, że, mimo iż nie są ze sobą fizycznie połączone, każda zmiana w jednym z nich wywołuje identyczną zmianę w drugim.
      Obrazy zawsze były preferowaną metodą komunikacji, ponieważ niosą ze sobą olbrzymią ilość informacji. Dotychczas urządzenia bazujące na optycznych technologiach tworzenia obrazu (np. aparaty), pomijały dużą część użytecznych danych. Dzięki obrazom korzystającym z praw mechaniki kwantowej możemy stworzyć lepsze rozwiązania nie tylko w dziedzinie tworzenia obrazów trudnych do zobaczenia obiektów, ale także w obszarach dotyczących przechowywania danych w komputerach kwantowych przyszłości - mówi Vincent Boyer, jeden z autorów badań.
      Do stworzenia obrazów naukowcy użyli technologii mieszania czterofalowego. Powoduje ono, jak czytamy w opracowaniu Jana i Jakuba Lamperskich oraz Zbigniewa Szymańskiego z Politechniki Poznańskiej wzbogacenie się widma propagowanego sygnału o nowe składowe wynikające z odpowiednich spełniających zasadę zachowania energii, kombinacji sum i różnic pierwotnych częstotliwości.
      W swoim eksperymencie Amerykanie użyli dwóch wiązek światła. Jedna z nich, próbkująca, przeszła najpierw przez matrycę z przygotowanym wcześniej obrazem. Następnie została skierowana do komórki z atomami rubidu w stanie gazowym. Tam napotkała na silną "pompującą" wiązkę światła.
      Atomy gazu reagowały ze światłem, absorbując jego energię i emitując wzmocnioną wersję pierwotnego obrazu. Ponadto powstał też drugi, bliźniaczy obraz splątany z pierwszym i obrócony o 180 stopni. Różnił się też on nieco kolorem od oryginału. Każdy piksel w jednym obrazku, miał swojego odpowiednika w drugim. Piksele, które były ze sobą splątane, podlegały identycznym fluktuacjom. Innymi słowy, obserwując zmiany zachodzące z czasem w jednym z obrazków, można było powiedzieć, jak zmienił się drugi.
      Naukowców najbardziej zaskoczyło to, jak łatwo udało im się uzyskać kwantowe obrazki. Wcześniej uczeni musieli je składać foton po fotonie. Teraz mogą uzyskać je znacznie szybciej, łatwiej i taniej.
×
×
  • Create New...