Квантовая запутанность вышла за пределы элементарных частиц

13 Июня 2013 в 19:00, Илья Хель 5 416 просмотров 17

Все запуталось

Квантовая запутанность — это ключ к квантовым компьютерам, криптографии и другим применениям квантовой механики в нашем мире. Кроме того, это одно из самых странных явлений во Вселенной, покрывающее огромные расстояния в мгновение ока и связывающее весь космос в единое целое. Долгое время ученые считали, что запутанность между двумя частицами — это достаточно редкое и непродолжительное событие, быстро проходящее из-за воздействия внешней среды. Однако математики из университета Case Western выяснили, что запутанность между частицами крупной системы — это норма.

Запутанность представляет собой одно из самых странных предсказаний, вытекающих из квантовой механики. Два объекта запутываются, если их физические свойства не определены, но связаны, и эта связь сохраняется даже если объекты разделяются большим расстоянием. Подробнее об этом мы писали ранее. Механизм такой связи не определен, но эксперименты показывают, что квантовая запутанность действительно работает. Когда две связанные частицы подвергаются влиянию окружающей среды, их взаимодействие с окружающей средой приводит к «просачиванию» запутанности во внешнюю среду, поэтому обнаружить ее становится сложно. Но она не исчезает.

Запутанность достаточно тонкое явление, но как часто она встречается в большом мире макроскопических объектов? Документы, опубликованные профессором Станиславом Сжареком и группой математиков из Case Western Reserve University проливают немного света на явление и показывают, что запутанность — вполне обычное явление в мире больших вещей.

Анализ исключительно статистический, квантовые вероятности изучаются с помощью инструментов геометрического функционального анализа. Эта сфера математики хорошо подходит для решения проблем, связанных с большим числом измерений.

Системы из нескольких частиц, как правило, находятся в состоянии, близком к чистому. В таком состоянии ни одна из внутренних частиц не связывается с другой. Частицы такой системы не выказывают никаких признаков запутанности. Вы можете создать состояние нескольких частиц, в котором они будут запутаны, но оно будет довольно необычным.

Теперь представьте большую систему, которую составляют тысячи (или триллионы частиц). Квантовое описание будет точно таким же, как и выше, но то, как меняются квантовые атрибуты в зависимости от увеличения масштабов, а тем более вероятности — все значительно усложняется и возрастает. Теперь чистое состояние будет представлять лишь небольшую часть возможных квантовых состояний, и в результате поведение частиц будет иным — и они будут запутываться.

Команда Сжарека также подсчитала возможности запутанности подсистем в системе запутанных частиц. Если вы возьмете две частицы из системы, шанс, что они запутаны, будет невелик. Даже больше: он будет крайне мало, почти нулевым, если смотреть на огромную систему. С другой стороны, если вы разделите систему на две, эти половины почти наверняка будут запутаны друг с другом.

В итоге анализ показал, что в системах, в которых имеется огромное число частиц, пара крошечных подсистем не будет запутываться друг с другом, но пара больших подсистем почти наверняка будет запутана. Если вы представите две подсистемы, в каждой из которых будет примерно одна пятая от общего числа частиц, они почти наверняка будут запутаны. Резкое изменение поведения запутанности характерно для геометрии пространств с большим количеством измерений.

Результаты показали, что повседневные объекты построены таким образом, что их части запутаны друг с другом, а также со всем, с чем взаимодействовали ранее. Этот результат достаточно интересен для тех, кто думает о Вселенной как об одном целом, но есть ли у этой целостности какие-нибудь наблюдаемые следствия? Это очень сложный вопрос, на который у нас пока нет однозначного ответа.

Крупномасштабная запутанность направляет развитие нашего мира, иногда — самым решительным образом. Тем не менее, предсказать, что может внезапно произойти, чаще всего представляется невозможным. Многие полагают, что случайность лежит в самом глубоком устройстве вселенной. Чтобы знать эти вещи наверняка, нужно слишком много знаний о микроскопическом состоянии мира. Кто-то может остроумно заявить, что и магия работает, только не проявляет реальных или предсказуемых эффектов. Что ж, в любом случае, для квантовой механики это будет справедливым суждением.

Квантовая запутанность вышла за пределы элементарных частиц

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

17 комментариев

  1. vladislav735

    Я ничерта не понимаю((

  2. KEDDR

    я тоже:(

  3. BOR731

    Квантовая запутанность — вполне обычное явление в мире больших вещей. В первый раз согласен с Ильей. Объясню на простом примере как не странно на шнурах от зарядки от юсб кабеля и ещё наушники и прочее
    как не укладывай всё равно запутаются.

    • BOR731

      Он даже намекнул на это поставив котёнка с клубком пряжи, по наивности думая что мы нечего не поймём. Однако и мы не пальцем деланы.

  4. Sam777

    Да все понятно ребята - в каждой системе частиц (например яблоко) есть элементарные частицы, запутанные друг с другом (то есть квантовое состояние которых зависит друг от друга), но найти эти запутанные между собой частицы практически невозможно (слишком малая вероятность). А если поделить систему на 2, то есть разрезать яблоко пополам, то сами половинки яблока почти наверняка будут запутанными между собой, потому что велика вероятность что каждой половинке окажется по одной из пары запутанных частиц.
    Только непонятен пока практически смысл этой теории - вероятность на вероятности и вероятностью погоняет...

    • Maik

      практический смысл? да это просто теоретический аппарат который помогает разобраться в принципах квантого взаимодействия частиц

      если нужен пример------- разработка канадской фирмы D-Wave, почитайте принципы работы применение и что эта фирма уже имеет

      • Sam777

        Уважаемый, я конечно рад, что Вы такой поборник теоретической науки и про квантовые компьютеры вышеуказанной фирмы читал. Но я спросил какой прикладной смысл данной теории запутанности макрообъектов? То что все связано мы как бы итак догадываемся. Я Вам даже скажу что все что Вы видите вокруг состоит из элементарных частиц, когда бывших частью одной макросистемы (звезды или протопланераного диска) и что нам дает как читателям? Я думаю, научно-популярный сайт должен все-таки давать более прикладные статьи, иначе будет скучно и непонятно читателям.

        • Maik

          ну Вы конечно так спрашиваете
          "какой прикладной смысл данной теории запутанности макрообъектов?"
          я немного непонял что вы хотите узнать, я думаю мало кто вам скажет где это используют сейчас

          просто вот например в джозефсоновском кубите "пачки" электронов запутаны, и данный эфеткт используется для реализации квантовых вычислений, хотя принцип почему они запутаны в таком масштабе был досихпор непонятен

          и здесь в статье просто расказали про то что народ пытается понять этот эфект, а пример достаточно тяжело привести

        • Maik

          Пример!? я думаю это каждый сам для себя может представить,
          вон народ с низу написал пример

          просто всё это может описать те эфекты и случаи которые просходили и происходят в макро масштабе, а это уже выходит совсем на
          другой уровень
          как Вы написали всё взаимосвязано

          каждый это понимает для себя, а естественно обьяснить комуто будет очень тяжело

          об этом можно много говорить, да и тема эта не очень удобна для чата

  5. pandorr

    самый простой пример квантовой запутаности в мире больших обьектов - близнецы и их способность "чувствовать" состояние друг друга. Менее научный, но более распространенный в народе - магия Вуду, порча, слаз и любые другие попытки действия на обьект путем манипуляций с обьектом, бывшим в тесном контакте с обьектом, которому пытаются причинить вред, или, например приворожить.
    Да в миру тысячи примеров можно привести реальной работы кванторой запутаности на макроуровнях. Другое дело, что это не принесет таких больших денег исследователям сего феномена. Ну, или, пока никто на это серьезно не смотрел с такой точки зрения.

  6. cats.can.fly

    Понятная статья, Типо если взять две рандомные частицы- то фиг вам а не запутанность, шанс слишком маденький, а если взять over900000000 этих частиц и поделить их на две группы, то эти группы будут наверняка запутаны (хотя бы с помощью одной пары частиц из 1й и 2й группы)

    • Sam777

      Ну и что же нам это все-таки дает? Если взять 2 достаточно большие группы людей, то с большой вероятностью мы можем обнаружить, что в каждой группе есть человек, влюбленный в человека из другой группы. Таким образом мы можем сделать вывод что вся группа влюблена в другую группу? Нет конечно :) Нельзя свойства объектов квантового мира переносить на макрообъекты. Ничего эта теория не дает нам для понимания устройства нашей вселенной, это пустые статистические рассуждения теоретиков, не думаю что их стоит публиковать вообще в научно-популярном издании.

      • pandorr

        Ты немного не с той стороны смотришь. Не очень удачно и этично, но вот примеры для твоей группы: Один из влюбленных умирает (убили\заболел\несчастный случай). Влюбленный во второй группе, например умирает от переживаний (ну сердечко там подкачало или романтически от тоски). Вроди никакой запутаности нет. Но обе группы изменяются - уменьшаются на 1 человека.
        Можно по другому. Ктото из группы А, делает чтото, от чего часть группы Б погибает. Ктото из группы Б мстит и делает ответную какашку группе А.
        Это не совсем правильные примеры, но показывают воздейтвие запутаных малых систем на большие.

  7. аноним

    вы меня все запутали
    выход один, послать всех к илье

  8. тот

    вот вас тут запутывают, а а надо быть практичней.
    берём кучу запутанных квантов и отправляем одну половину на орбиту на миллионы лет. Потом ту, что отстала по времени подселяем в мозг и через эту связь сливаем нужную информацию своему человеку . Ту же таблицу менделеева для начала)))

    • DNA

      Полагаю, тут будет разумнее предположить, что Менделеев ДОЛЖЕН БЫЛ открыть этот закон в будущем, а поскольку кванты в его мозгу запутаны с квантами в будущем, то это позволило ему "увидеть будущее". Поскольку во сне мозг более подвержен влиянию, то связанные кванты и вызвали сновидение.
      То есть "ясновидение" - это просто способность к чтению запутанных квантов. Будущее уже как-бы свершилось, но чтение в настоящем квантов из будущего может влиять на происходящее, менять наши поступки и другие связи. Таким образом, можно что-то предсказать и это что-то исполнится, но только если это предсказание не меняет коренным образом спутанность. То есть, предсказать смерть одного человека не так сложно, как смерть сотен людей. Поэтому все эти экстрасенсы вполне могут реально видеть прошлое (оно же уже случилось), но вот будущее предсказывать могут только в узких пределах, конкретные события с одним объектом. Это объясняет, почему им так нужна физическая связь с вещью, бывшей у человека - им надо нащупать эти массовые квантовые запутанности (каналы связи) среди бесконечного числа других. А дальше - дело техники, как работает радио все знают.
      А что, вполне себе научная теория!

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.