Квантовая запутанность - это физическое явление или философская игра понятиями?

Магии нет, но мир немного перевернет, позволив сделать более защищенные каналы связи. Разработок уже куча.

Плюс квантовые вычисления на этой хрени основаны.

Это физическое явление. Если брать аналогию с конвертами - при открытии одного конверта автоматически открывается второй, прямо вот в руках человека уехавшего с ним на другой конец света.

До переворота мира квантовыми вычислениями придётся подождать - кубитов маловато. Да и задач где эти вычисления можно осмысленно применять пока что исчезающе мало…

В других описаниях вида «спутанные кванты как конверты с двумя числами внутри - откроешь один, автоматически узнаешь что в другом»

Так, информация же не передаётся при измерении параметров одной частицы.

Поэтому, аналогия с конвертом как-то не очень. Т.е., получается, что заранее известно, что находится в конверте. И можно только понять на той стороне открывали его или нет.

По поводу квантовой запутанности есть замечательная аналогия, которая, на мой взгляд, довольно точно отражает суть явления: «Как только вы надели один носок на левую ногу, второй автоматически становится правым. Причём мгновенно, независимо от расстояния между вашими ногами. Это и есть суть квантовой запутанности...» :)

При чтении текстов связанных с квантовой физикой чувствуется большая роль Наблюдателя и вероятностей в том, как происходят те или иные явления. Этот подход несколько усложняет практически все в квантовой физике. Но здравый смысл мне подсказывает, что свойства объекта существуют независимо от наблюдателя и неопределенность существует только для него. Во всяком случае если только мы не имеем дело с солипсизмом.

Впрочем, не мне судить, как нужно рассматривать и изучать квантовые явления. Я все же совершенно несведущ в этой области.

Но здравый смысл мне подсказывает, что свойства объекта существуют независимо от наблюдателя и неопределенность существует только для него.

Если называть свойствами объекта его физические характеристики, то они могут быть определены лишь путем измерения. Процесс измерения подразумевает взаимодействие между объектом и субъектом. Это делает измеренные физические величины отчасти относительными, отчасти неопределенными. То есть говорить о свойствах объекта можно лишь в совокупности с наблюдателем. Независимо от наблюдателя существует лишь сам объект )

Как сказал один мой знакомый, «квантовая механика — инженерная наука». Это значит, что мы знаем, что и как нужно применять в том или ином случае, чтобы получить правильный результат, но совершенно не понимаем, как интерпретировать эти знания с философско-концептуальной точки зрения... Есть несколько интерпретаций квантовой механики, одна из них — многомировая. Это не солипсизм, а нечто объективное — в любой момент времени имеется бесконечно много различных вариантов развития событий, а мы «попадаем» каждый раз в один из них с какой-то вероятностью...

Классическая копенгагенская интерпретация КМ, суть которой была ёмко выражена известным афоризмом «заткнись и считай», как раз и вводит понятие Наблюдателя, при этом в качестве такого Наблюдателя не обязательно должен выступать мыслящий субъект, но что-то такое, что работает по законам классической механики. Как и когда именно происходит переход от квантовых законов к классическим, никто ясным и доступным языком объяснить не может, да это, впрочем, и не нужно («заткнись и считай»).

В такой парадигме квантовая запутанность интерпретируется «очень просто»: квантовые частицы находятся в связанном суперпозиционном состоянии, поэтому когда мы «измеряем» одну из них (т.е. переводим её из квантового поведения в классическое, или, другими словами, выясняем, в каком же именно состоянии она находится), вторая также «измеряется», где бы она ни находилась. Никакого сверхсветового обмена информацией нет, мы просто воздействовали на квантовый мир классическим образом и получили что получили...

К сожалению, «здравый смысл» в квантовой механике не работает. Мы не понимаем, в каком мире живём — классическом или квантовом, до сих пор не существует единой интерпретации, которая бы удовлетворила всех... Поэтому если кто-то пытается убедить вас, что может объяснить квантовую механику, — смело посылайте его лесом :) Лично мне многомировая интерпретация весьма импонирует, снимается вопрос о детерминированности и предопределённости всего сущего, мы проживаем в бесчисленном множестве миров, но в каждый конкретный момент «выбираем» один из них (а наши «двойники» — другие). Мощная концепция, способная сподвигнуть на создании новой веры и религии... Но с т.з. практического приложения довольно бесполезная :)

Проще прощения за столь громоздкий ответ, наболело :)

Безусловно это явление, а вот попытки его осмыслить уже порождают в том числе и философские «вопросики». Эффект точно есть и тем кого он заставил встрепенуться был А. Эйнштейн.

В одних «описаниях для чайников» квантовая запутанность представляется чем-то революционно-магическим, что скоро перевернет мир.

Почему бы и нет? И как этот твой «вариант» противоречит:

В других описаниях вида «спутанные кванты как конверты с двумя числами внутри - откроешь один, автоматически узнаешь что в другом» квантовая спутанность представляется скорее как банальная очевидность, вокруг которой ученые с неясной целью занимаются мысленной гимнастикой.

…ведь это просто описание одного из наблюдаемых эффектов, который не могут достаточно достоверно объяснить (но уже немного могут использовать).

«Наблюдатель» такое же неверное название как и «большой взрыв», которое больше сбивает с толку, чем что-либо объясняет.

И не учЕные, а учЁные. Ё это отдельная буква, которая звучит иначе. Ты же не заменяешь Й на И и Ш на Щ, З на 3.

Это физическое явление. Если брать аналогию с конвертами - при открытии одного конверта автоматически открывается второй, прямо вот в руках человека уехавшего с ним на другой конец света.

Поправь меня пожалуйста.

Берём два фотона которые родились. О них нам кое что известно, а именно - соотношения некоторых величин (например сумма частот).

Один фотон летит в одну сторону, другой в другую. Каждый из них летит со скоростью света. Каждый обладает своими характеристиками. Мы ловим один фотон, узнаём его характеристики. Ну, ежу понятно, отсюда мы знаем характеристики другого фотона, мгновенно, так сказать. А если ловим другой - то знаем характеристики первого.

Ну при чём тут конверты???

что свойства объекта существуют независимо от наблюдателя и неопределенность существует только для него

Погугли «эксперимент с двумя щелями» или «двухщелевой опыт». Если в двух словах - частицы могут вести себя не так, как от них ожидается, в зависимости от эффекта наблюдателя.

Давай лучше так: ты спрашиваешь у фотонов их частоту и записываешь ответы. Просуммировав ответы ты внезапно обнаруживаешь, что сумма частот всегда одинакова. Внимание вопрос: можно ли установить, родились ли фотоны такими, или стали после твоих допросов?

Отвечает Дж.С. Белл.

давай лучше так:

один человек пишет два письма, в письмах числа, человек запечатывает пару письм в конверты. потом повторяет это несколько раз. ты берёшь эти конверты и открываешь. и внезапно обнаруживаешь что сумма чисел в каждой паре конвертов всегда одинакова. Внимание вопрос: можно ли установить, были ли числа в конвертах такими, или стали после твоих допросов?

Отвечает Дж.С. Белл.

ходит анекдот: один известный физик в прошлом веке приехал на конференцию. конференция была большая. в его номере сломался кондиционер. номеров больше нет. ну он не будь дураком потребовал от администрации чтобы ему принесли в номер побольше холодильников и открыли их...

Так, информация же не передаётся при измерении параметров одной частицы.

Как-то на экзамене мне пришлось переводить статью с описанием эксперимента, где делали вывод, что именно передаётся со скоростью света.

принесли в номер побольше холодильников и открыли их

Если заодно открыли окно и поставили вентиляторы обдувать морозилки и радиаторы в разные стороны, то сработает.

Не может она передаваться со скоростью света. тогда если фотоны разлетелись в разные стороны, можно было бы поймать частицы в разных состояниях. это вообще то очень реально сделать на сегодняшем уровне технологий (и уж наверное лет 50 минимум как очень реально), если я верно понимаю. а её пока в учебники физики не вписали. ты что то не так понял в статье скорее всего.

если только выдувать воздух с радиаторов куда нибудь в окно. но кстати, если есть вентилятор, то гораздо проще повесить влажную простыню, открыть окна и направить вентилятор на простыню. эффект для небольшой комнаты чудесный и не надо городить холодильники, которые будут громкими и неэффективными для данной цели.

человека уехавшего с ним на другой конец света.

Ты шутку про квантовую запутанность носков знаешь? Есть мнение, что без телепортации квантовая запутанность бесполезна.

передаётся со скоростью света

Там не совсем так, состояние телепортируется мгновенно, но чтобы сравнить показания всё равно придётся обменяться информацией, со скоростью света максимум. То бишь парадокса по сути нет, состояние то передалось, мгновенно, но оно становится информацией только когда отчёт о событии достигнет системы отсчёта наблюдателей, то бишь тех кто будет интерпретировать.

«призрачное дальнодействие» (А.Эйнштейн) )

Вот тут хорошо обьяснено: What If Physics IS NOT Describing Reality?

Вообще, советую PBS SpaceTime канал на тему квантовой физики и астрофизики. Другой хороший канал - ScienceClic, в частности Quantum Field Theory visualized и The Symmetries of the universe.

Это абсолютно реальный факт квантовой кинематики, не только физики.

И тут, и в популярных матералах, слишком много философии, которая запутывает дело. Рассуждения про носки/наблюдателей/солипсизм/интерпретации квантовой механики – в топку.

Я думаю, что проще всего объяснить, откуда берутся запутанные состояния.

Если вы немного изучали (классическую)статистическую механику, то понять это очень просто.

(Классическая)механическая система может находиться в чистом состояниях, в которых все координаты и импульсы (p_i,q_i) точно определены, или в смешанном состоянии, которое определяется функцией распределения f(p_1,…p_n,q_1,…,q_n) и координаты, импульсы, другие вел ичины не определены точно, а представляются распределениями(суммами состояний с определенными координатами и импульсами). Первые обычно изучаются в обычной механике, вторые – в статистической механике/статической физике.

В квантовой механике формально картина та же самая: бывают чистые состояния (квантовой)механической системы, определяемые волновыми функциями, и смешанные состояния, не имеющие определенной волновой функции, но представляющие собой сумму состояний с определенными волновыми функциями. Первые обычно изучаются в «квантовой механике», вторые – в квантовой статистике.

Заранее не очевидно*, что если (любая)механическая система находится в определенном(чистом) состояни, то и какая-либо ее подсистема тоже будет находиться в определенном(чистом) состоянии. На самом деле, это действительно не так.

Тут и возникают запутанные состояния. Если подсистема (квантовой) системы, находящейся в определенном(чистом) состоянии, не находится в определенном(чистом) состоянии, т.е. ему нельзя приписать волновую функцию, то говорят, что (большая)система находится в чистом запутанном состоянии.

Однако, из-за простой структуры пространства состояний в классической механике оказывается, что если вся классическая система находится в чистом состоянии, то и любая ее подсистема находится в чистом состоянии. Это интуитивно очевидно: если определены все координаты и импульсы системы, то определены координаты и импульсы любой ее части. В «классике» запутанности просто неоткуда взяться. Чистых состояний, в некотором смысле, «мало». И этот факт, на самом деле, математически неочевиден и требует содержательного доказательства.

*Вот этот интуитивно неочевидный, но математически простой факт о том, что не все подсистемы квантовой системы, находящейся в определенном(чистом) состоянии, тоже находятся в определенных(чистых) состояниях, и приводит к понятию запутанного чистого состояния. Только и всего.

зы. Я написал не «как ближе к правде», а как оно и есть, с сильными упрощениями и опуская многочисленные необходимые оговорки.

Ответ: можно. Белл расскажет как.

Но здравый смысл мне подсказывает, что свойства объекта существуют независимо от наблюдателя и неопределенность существует только для него.

Многие популярные книжки плохо это объясняют. На самом деле нет никакой магии и сложности с наблюдателем, это всё самые обычные физические явления, но почему-то некоторые начинают думать, что тут именно разум нужен, или ещё что-то.

Нет же. Просто чтобы что-то пронаблюдать, мы на это воздействуем. Вот например лежит на полу баскетбольный мячик — ты его наблюдаешь глазами, потому что в него влетают фотоны (от Солнца, лампочки, неважно) и отражаются, чать из них влетает тебе в глаз, и по их свойствам выстраивается изображение мячика. Не магически, а при воздействии частиц, отражённых от него. При этом мячик большой, фотоны маленькие, и никакого значимого воздействия на его наблюдаемые свойства они не оказывают. А теперь представь, что в комнате темно, и надо определить свойства мячика не глазами, а кидая в него футбольные мячики, а по отскоку оных определять, где же этот баскетбольный мячик лежит, и каковы его свойства. Получится? Конечно получится при определённой сноровке, только вот состояние баскетбольного мячика от такого наблюдения изменится — он откатится куда-нибудь ещё.

Вот примерно то же самое происходит и с наблюдением элементарных частиц — пронаблюдать их мы можем только лишь воздействуя на них другими элементарными частицами. В отличие от баскетбольного мячика, воздействие элементарных частиц (даже фотонов) на те элементарные частицы, что мы пытаемся пронаблюдать, значимо. Таким образом получается, что невозможно пронаблюдать квантовые явления, не оказав на них при этом воздействия. Наблюдая свойства такого объекта, мы одновременно изменяем его свойства.

Это упрощённо, но суть должна быть ясна. Любой детектор, любая попытка пронаблюдать, всё оказывает явное и самое обычное физическое воздействие на объект наблюдения. Свойства объекта не существуют независимо от наблюдателя, а если точнее, независимо от факта наблюдения, поскольку любой способ наблюдения влияет на свойства объекта. Физически, без всякой эзотерики и особенности непосредственно наблюдателя как личности, и солипсизм тут в целом ни при чём.

«Наблюдатель» такое же неверное название как и «большой взрыв», которое больше сбивает с толку, чем что-либо объясняет.

У учёных вообще не очень с придумыванием не запутывающих названий. Большой взрыв — не взрыв (а равномерное расширение, без эпицентра); тёмная материя не тёмная (а прозрачная); чёрные дыры не дыры (дыра, это когда вокруг что-то есть, а тут нет, с в ЧД наоборот дохрена массы); космические лучи — не лучи (а наоборот заряженные чатицы); от ящеротазовых динозавров птицы произошли, а от птицетазовых нет; новые и сверхновые — наоборот старые звёзды (ну, процессы, происходящие с ними); ect. Список можно продолжать ещё долго…

И не учЕные, а учЁные. Ё это отдельная буква, которая звучит иначе. Ты же не заменяешь Й на И и Ш на Щ, З на 3.

Исторически замена именно ё на е допускается, что и зафиксировано в словарях и учебниках. Логику в этом искать смысла мало, неискусственные языки не могут быть полностью логичны, они всегда «задизайнены» очень криво. Надо просто принять это как факт.

P.S. Сам букву ё использую всегда, но никакой боли ниже спины не испытываю из-за того, что другие этого не делают.

До переворота мира квантовыми вычислениями придётся подождать - кубитов маловато. Да и задач где эти вычисления можно осмысленно применять пока что исчезающе мало…

Дык более защищённые каналы связи не кубитами делаются, квантовые вычисления здесь отдельно. Просто благодаря квантовой запутанности можно сделать принципиально и фундаментально не расшифровываемый и не подделываемый третьей стороной (в случае MitM) канал связи. Работает благодаря квантовой неопределённости — MitM не сможет перепослать адресату кванты с теми же свойствами, что он перехватил. Квантовые компьютеры тут ни при чём, это с самыми обычными работает.

MitM не сможет перепослать адресату кванты с теми же свойствами, что он перехватил

Это пример «не подделываемости третьей стороной».

А пример «фундаментально не расшифровываемого канала»?

Благодарю всех за пояснения.

По поводу квантовой запутанности есть замечательная аналогия, которая, на мой взгляд, довольно точно отражает суть явления: «Как только вы надели один носок на левую ногу, второй автоматически становится правым. Причём мгновенно, независимо от расстояния между вашими ногами. Это и есть суть квантовой запутанности...» :)

А если одинаковые чистые носки хранятся в большом количестве непарно в 20 литровой пластиковой банке?

В такой парадигме квантовая запутанность интерпретируется «очень просто»: квантовые частицы находятся в связанном суперпозиционном состоянии,

Возможно глупый вопрос, потому что я совсем нуб в квантовых теориях, эти частицы как-то и где-то локализованы?

Каким образом происходит локализация нужных частиц вероятно в рекламируемых квантовых самоварах с блестящими трубками?

Как образуется связь частиц предположительно именно между двумя квантовыми самоварами, а например, не между частицей самовара и чем-нибудь еще, например, валенка, который локализован вообще в другой деревне на другой планете по сравнению со вторым самоваром?

А если одинаковые чистые носки хранятся в большом количестве непарно в 20 литровой пластиковой банке?

видимо, с т.з. квантовой теории, они не перепутаны :)

Возможно глупый вопрос, потому что я совсем нуб в квантовых теориях, эти частицы как-то и где-то локализованы?

«локализация» — это классическое представление. В квантовом мире частице «нигде и везде», пока не произошёл коллапс волновой функции (что бы это ни значило...)

Каким образом происходит локализация нужных частиц вероятно в рекламируемых квантовых самоварах с блестящими трубками?

всё это вероятности, сынку...

Как образуется связь частиц предположительно именно между двумя квантовыми самоварами, а например, не между частицей самовара и чем-нибудь еще, например, валенка, который локализован вообще в другой деревне на другой планете по сравнению со вторым самоваром?

по идее, чтобы частицам «перепутаться», они не обязательно должны находиться рядом, но должны как-то провзаимодействовать... Про создание перепутанных квантовых самоваров я не очень в курсе, если честно

А пример «фундаментально не расшифровываемого канала»?

Фундаментально нельзя расшифровать шифр Вернама. Проблема этого шифра - одноразовый ключ. С помощью квантовых особенностей фотонов оказывается можно одновременно создать ключ у Алисы и у Боба, который нельзя перехватить.

Вот тут хорошо обьяснено: What If Physics IS NOT Describing Reality?

Посмотрел. Одно из сотен видео, где много говорится, но по факту мало объясняется. Можно рекомендовать для людей, далёких от квантовой механики :)

Про создание перепутанных квантовых самоваров я не очень в курсе, если честно

https://yandex.ru/images/search?text=квантовый компьютер&from=tabbar

Может быть, это и не самовары вовсе, а например самогонные аппараты для лучшего погружения специалиста в специфику квантовых вычислений.

Все же мне непонятна роль этих сооружений, если частицы все равно «нигде и везде» :)

Фундаментально нельзя расшифровать шифр Вернама. Проблема этого шифра - одноразовый ключ. С помощью квантовых особенностей фотонов оказывается можно одновременно создать ключ у Алисы и у Боба, который нельзя перехватить.

Т.е. предлагается обменяться ключом с помощью квантового компьютера, а потом шифровать уже на обычных компах шифром Вернама?

Для нерасшифровываемости выбирается случайный базис для каждого фотона.

Вот тут чел довольно просто объясняет, как это работает: https://youtu.be/mVQE40eWISg?t=973 (таймкод, где начинается об этом).

Т.е. предлагается обменяться ключом с помощью квантового компьютера, а потом шифровать уже на обычных компах шифром Вернама?

Почти. Только именно квантовый именно компьютер для этого не требуется, только квантовый канал связи между двумя адресатами — для передачи этого самого ключа.

P.S. Если уж совсем заморачиваться, то ещё и для генерации истинно случайного ключа в идеале можно использовать квантовые флуктуации. Хотя это и не требуется. Но опять же, именно квантовый компьютер тут снова не при делах. Это отдельная тема.

Все же мне непонятна роль этих сооружений, если частицы все равно «нигде и везде» :)

они там-не-известно-где до тех пор, пока нам не потребуется «считать» информацию с этих квантовых самогонных аппаратов. Тут-то эти нетрезвые частицы и проявят свою сущность...

Тут-то эти нетрезвые частицы и проявят свою сущность...

А как они выбирают друг друга (вероятно из очень многих вариантов), по какому принципу происходит маршрутизация частиц между самогонными аппаратами в момент считывания?

Как добиться того, чтобы нетрезвая частица не забрела к чужому самовару?

Скорей всего это артефакт теории.

Никого же не смущает, что в Ньютоновской теории тяготения сила взаимодействия бесконечна при растоянии равной нулю. Никто из этого не строит многомировую интерпретации или еще какую-то хрень. Все просто молча считают параметры траекторий.

Так и тут. Ничего лучше не придумали и пользуются тем, что есть. Так что нужно заткнуться и считать.

Никого же не смущает, что в Ньютоновской теории тяготения сила взаимодействия бесконечна при растоянии равной нулю

может потому, что все понимают, что расстояние сделать равным нулю невозможно?

Так что нужно заткнуться и считать.

Опять пришли позитивисты и всё опошлили

Это очень хорошие вопросы, на которые в качестве ответа у физиков есть «принцип неразличимости частиц». Это значит, что до тех пор, пока частица не проявила «индивидуальность», она может быть собой, а может быть своим залётным собутыльником... Интересная эта наука, квантовая алкология :)

т.е. ответа у тебя нет, верно?

здравый смысл мне подсказывает, что свойства объекта существуют независимо от наблюдателя

Твой здравый смысл сформирован макромиром и не применим к квантмеху, потому и существует 100500 интерпретаций и всяких поехавших отрицателей
https://sly2m.livejournal.com/592394.html

Как только вы надели один носок на левуюслучайную ногу

В других описаниях вида «спутанные кванты как конверты с двумя числами внутри - откроешь один, автоматически узнаешь что в другом» квантовая спутанность представляется скорее как банальная очевидность, вокруг которой ученые с неясной целью занимаются мысленной гимнастикой.

Дело в том, что квантовые частицы, фотоны в том числе, — довольно капризные объекты, на которых сложно заранее поставить отметки, а потом разложить по конвертам (особенно если в конверт хочется заглянуть не один раз, а несколько).

В этой теме вот какие самые полезные ответы: 1 2 3

Ну и напоминаю про вопрос: «Электрон — это существенный объект (concrete object)?», см. книгу «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман».

может потому, что все понимают, что расстояние сделать равным нулю невозможно?

Как бы тебе объяснить. Теория строится для материальных точек, а при расстоянии устремляющимся к нулю, рано или поздно тела уже нельзя считать метриальными точками. А, следовательно, теория теряет свою пирменимость и появляются артефакты.

процесс надевания носка — это аналогия измерения в КМ. Надеваем мы, может, и случайно, но в результате имеем «коллапс носковой функции», выражающийся в мгновенной местоидентификации носка на одной ноге...

термин «пирменимость» в свете алкогольной идентификации квантовых самогонных аппаратов приобретает вполне определённую окраску...