No entiendo por qué el enredo cuántico no se puede usar para la comunicación. ¿Pueden algunos explicarlo?

Poco después de que Einstein, Podolski y Rosen descubrieran el enredo cuántico en su artículo de 1935, se discutió la posibilidad de comunicaciones instantáneas y esto habría sido una contradicción de la relatividad especial. Más tarde se descubrió que dicha comunicación es imposible, lo que se conoce como “El teorema de no señalización”. Para comprender la limitación, intentemos comunicarnos más rápido que la luz usando enredos y veamos cuándo chocamos con un obstáculo.

Dos usuarios, que están a una distancia de un año luz uno del otro, comparten un par de partículas enredadas. Un usuario se llama “transmitiendo” y otro “recibiendo”. Digamos que usan dos fotones enredados por su polarización. Ambos fotones están polarizados a 45 grados de orientación. Los dos usuarios aceptan usar los ejes vertical V y horizontal H para medir las polarizaciones y, por lo tanto, ya saben por su elección de ejes que antes de la medición ambos fotones están en una superposición de H y V.

Ahora para la transmisión más rápida que la luz. Después de medio año, los dos fotones llegan a ambos usuarios. El usuario que transmite elige una de dos opciones: mide la polarización o no hace nada. Si mide, la superposición se colapsa en H o V y, por supuesto, si no mide, su fotón permanece en una superposición. Los dos usuarios están de acuerdo en que si el usuario transmisor ha medido de lo que ha enviado un bit = 1 y si no midió, un 0. Instantáneamente después de la opción de medición del transmisor, el fotón del usuario receptor, que se enreda con el fotón del usuario transmisor, también se ha colapsado (1) o permanece en superposición (0), según lo que hizo el transmisor. El usuario receptor mide si su fotón está en superposición o no y verifica instantáneamente si el transmisor, a un año luz de distancia, ha actuado (1) o no (0). Esto permite que un bit de información viaje a velocidad infinita. Este esquema falla porque es imposible observar un estado cuántico ya que cualquier medición destruye la superposición.

El entrelazamiento cuántico se puede utilizar para la comunicación. Se utiliza en criptografía cuántica, que es tecnología de comunicación. Es común afirmar o insinuar que el enredo cuántico implica algún tipo de influencia no local entre los sistemas cuánticos. Se supone que esta no localidad es consecuencia de un resultado matemático llamado teorema de Bell. Es razonable que se pregunte a la luz de tales afirmaciones por qué esta supuesta influencia no local no se puede utilizar para la comunicación.

La descripción física de lo que trata el teorema de Bell es la siguiente. Suponga que los resultados de las mediciones se describen mediante variables estocásticas. Es decir, cada cantidad tiene un valor que es algún número elegido al azar de alguna manera. Y suponga que para cada sistema las cantidades que influyen en cómo se seleccionan los números se determinan localmente. Es decir, cualquier información que se use es transportada allí por el sistema, o simplemente se encuentra en esa región para que no se correlacione con su sistema. Luego puede poner algunas restricciones sobre cuánta correlación puede surgir entre dos sistemas: la desigualdad de Bell. La mecánica cuántica predice correlaciones mayores que las permitidas por la desigualdad.

Hay mucha confusión acerca de lo que realmente significa este resultado. Hay personas que parecen pensar que significa que la mecánica cuántica no es local. Pero esta conclusión está mal. La mecánica cuántica no describe el mundo en términos de variables estocásticas, por lo que la desigualdad de Bell es irrelevante para determinar si la mecánica cuántica es local. Los sistemas cuánticos son descritos por operadores hermitianos, cada uno de cuyos valores propios representa un posible resultado de medición, y esos operadores cambian localmente. Cuando se realiza una medición, se producen cada uno de los resultados de medición posibles y se establece la correlación después de que finaliza la medición, consulte

http://arxiv.org/abs/quant-ph/99 …

http://arxiv.org/abs/1109.6223 .

Cualquier otra descripción de lo que está sucediendo requiere modificar la mecánica cuántica. Cualquier modificación de este tipo debería introducirse abiertamente como una teoría física competitiva. Algunos físicos han intentado hacer esto con teorías como la teoría de la onda piloto. Pero es más común que los físicos emitan vagamente pistas contradictorias sobre limitar la aplicabilidad de la teoría cuántica sin introducir una alternativa explícita, por ejemplo, la interpretación de Copenhague. Si la mecánica cuántica está realmente mal, la gente debería decirlo abiertamente y proponer una alternativa, no refunfuñar vagamente. Los mejores relatos populares existentes de la mecánica cuántica los da David Deutsch en sus libros “The Fabric of Reality” y “The Beginning of Infinity”. Debes leerlos si estás interesado en comprender la mecánica cuántica.

Tomemos esto como ejemplo (un experimento gedanke (que es una palabra elegante para un experimento mental) si lo desea).

Digamos que yo y mi doppleganger hemos decidido usar enredos cuánticos para enviar un mensaje (específicamente un bit de información, es decir, un 0 o un 1 ) entre nosotros. Comenzamos compartiendo entre nosotros un estado entrelazado de dos partículas cuánticas de spin- [matemáticas] \ frac {1} {2} [/ matemáticas] de la forma: [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt {2}} | \ uparrow \ uparrow \ rangle + \ frac {1} {\ sqrt {2}} | \ downarrow \ downarrow \ rangle [/ math].

Ahora, para ser claros en la notación, el estado [matemáticas] | \ uparrow \ uparrow \ rangle [/ matemáticas] significa que nuestras dos partículas están en un estado cuántico con sus giros apuntando hacia arriba y [matemáticas] | \ downarrow \ downarrow \ rangle [/ math] significa que nuestras dos partículas están en un estado con ambos giros apuntando hacia abajo.

Entrelazamiento cuántico se refiere a esta correlación en los giros de las dos partículas y es en este sentido que las llamamos enredadas .

¡Así que, aquí vamos! Para llevar a cabo este experimento (de pensamiento), mi doppleganger decide ir a la galaxia de Andrómeda, a 2.5 millones de años luz de la Tierra, y luego medir el giro de su partícula. Hemos establecido algunas reglas básicas de antemano, es decir, un 0 corresponde al estado de la partícula [math] | \ downarrow \ rangle [/ math] y un 1 corresponde a la partícula en el estado [math] | \ uparrow \ rangle [/ math]. Para enviarme un 0 , simplemente tiene que transformar el estado de mi partícula en [math] | \ downarrow \ rangle [/ math].

Pero, ¿cómo puede hacer eso ahora que está a 2.5 millones de años luz de distancia?

Él no puede hacer ninguna transformación cuántica en mi partícula ya que está muy lejos de mí (puede hacer algunas transformaciones en su partícula pero esas no pueden cambiar el estado de mi partícula a [matemáticas] | \ downarrow \ rangle [/ matemáticas] o [matemáticas] | \ uparrow \ rangle [/ matemáticas]).

Lo que más puede hacer es medir su partícula (la que todavía está enredada en la mía).

Si realiza una medición en el estado originalmente compartido: [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt {2}} | \ uparrow \ uparrow \ rangle + \ frac {1} {\ sqrt {2}} | \ downarrow \ downarrow \ rangle [/ math], – sabemos por la mecánica cuántica básica – que obtenemos con probabilidad [math] \ frac {1} {2} [/ math] el estado [math] | \ uparrow \ uparrow \ rangle [/ math] o con probabilidad [math] \ frac {1} {2} [/ math] el estado [math] | \ downarrow \ downarrow \ rangle [/ math].

Lector: ¡Ajá!

Si obtiene un [math] | \ downarrow \ rangle [/ math] entonces su partícula también está en el estado [math] | \ downarrow \ rangle [/ math] y eso significa que envió un 0 !

Yo: no. ¡Si él (y a su vez I) obtiene la partícula en el estado [math] | \ downarrow \ rangle [/ math] o [math] | \ uparrow \ rangle [/ math] es probable ! ¡Lo que significa que incluso él no sabe (y en realidad nadie sabe) si la partícula colapsará al estado [math] | \ downarrow \ rangle [/ math] o [math] | \ uparrow \ rangle [/ math]!

Como resultado, no tiene control sobre si me envía un 0 o un 1 . Y, por lo tanto, no puede comunicarse conmigo sin importar cuántas veces repetimos este protocolo. Cualquier repetición de este procedimiento simplemente arrojará una cadena aleatoria de 0 y 1 , aleatoria porque la mecánica cuántica no puede predecir si el estado de superposición colapsará para que ambas partículas estén en estado [matemáticas] | \ uparrow \ uparrow \ rangle [/ matemáticas] o [matemáticas] \ downarrow \ downarrow \ rangle [/ math]. Y, por lo tanto, no hay comunicación que pueda emplearse utilizando el entrelazamiento cuántico (al menos en este contexto simple).

¡Así que supongo que es un mito !

¡Paz!

No se puede usar para la comunicación por las razones que los otros explicaron aquí (el enredo requiere superposición, y la superposición significa que cuando mides no puedes saber por qué estás obteniendo lo que estás obteniendo: cada parte de un estado enredado, observado de forma aislada, se comporta como una mezcla estadística de estados).

Pero puede ser una parte importante de un esquema de comunicación, por ejemplo, en redes de distribución de claves cuánticas (algo que se usa incluso hoy) o teletransportación cuántica (la distancia de registro actual parece ser 143 km / 89 millas). Solo necesita agregar un canal de comunicación clásico (que lamentablemente lo limita automáticamente a la velocidad de la luz); el enredo se usa para establecer una correlación entre las ubicaciones del emisor y el receptor.

No puede suceder o al menos no se puede contemplar porque violaría la Relatividad General, y Physic considera que los Iconos rotos son más importantes que el progreso.

Más información sobre el enredo más adelante, pero por ahora:

Conceptos preliminares de fusión nuclear por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

Podría estar equivocado, pero entiendo que es imposible sincronizar las dos ubicaciones para establecer algún tipo de reloj para la transmisión de datos.

Dado que la observación selecciona negativamente los datos que se recibirán, los únicos datos que se pueden recibir son datos que ya espera (que yo sepa).

Eso realmente no vale ningún tipo de esfuerzo.