Квантовая механика: телепортация, нелокальность, игры со временем и другие чудеса

О, прямо по теме

// via https://www.linux.org.ru/forum/science/10623248

Офигенно.

Старая, проверенная временем новость про кота Шредингера.

Обход классических ограничений был найден в 2006 году А. Коротковым и Э. Джорданом из Калифорнийского университета за счёт слабых квантовых измерений (англ. weak quantum measurement). Продолжая аналогию, оказалось, что можно не распахивать ящик, а лишь чуть-чуть приподнять его крышку и подсмотреть в щёлку. Если состояние кота неудовлетворительно, то крышку можно сразу захлопнуть и попробовать ещё раз. В 2008 году другая группа исследователей из Калифорнийского университета объявила об успешной экспериментальной проверке данной теории. «Реинкарнация» кота Шрёдингера стала возможной. Наблюдатель А теперь может приоткрывать и закрывать крышку ящика, пока не убедится, что у наблюдателя Б кот окажется в нужном состоянии.

Открытие возможности «обратного коллапса» во многом перевернуло представления о базовых принципах квантовой механики:

Профессор Влатко Ведрал, Оксфордский университет: «Теперь мы даже не можем сказать, что измерения формируют реальность, — ведь можно элиминировать эффекты замеров и начать всё заново» Профессор Шлоссхауэр, университет Мельбурна: «Квантовый мир стал ещё более хрупким, а реальность ещё более таинственной».

Таким образом, двусторонняя квантовая телепортация оказывается неидеальным, но вполне реальным видом связи. Из-за "зашумлённости" передаваемых данных, чтобы сообщить одинаковый объём информации, сторонам потребуется больше усилий (как радистам начала прошлого века, по два раза повторявшим передачу), однако за счёт двусторонности связи они должны вполне окупиться.

Новый подход способен серьёзно продвинуть область квантовой связи. В её рамках можно добиться идеального шифрования сообщений таким образом, чтобы его вовсе нельзя было перехватить незаметно для отправителя и получателя, что имеет большое практическое значение в целом ряде приложений.

 

Электромагнитная антигравитация?
A. Fuzfa, “How Current Loops and Solenoids Curve Space-Time,” Physical Review D, V3, December 2015.
Хотя статья подана первого апреля, но потом прошла редактура декабрьская.
Для шутки слишком сложно выглядит.
A. Fuzfa, How Current Loops and Solenoids Curve Space-Time

Физики из Массачусетского технологического института впервые использовали нейтрино для доказательства нарушения неравенств Леггета-Гарга. Нарушения удалось показать на расстояниях около 735 километров. Неравенства Леггета-Гарга представляют собой условия, которые должны выполняться в полностью детерминированном мире. Реализуемость эксперимента Шредингера с котом, находящимся одновременно в «живом» и «мертвом» состоянии, возможна лишь при нарушении этих неравенств. Исследование принято к публикации вPhysical Review Letters (препринт), кратко о нем сообщает Science и пресс-релиз MIT.

Квантовая механика допускает существование объекта одновременно в двух состояниях, например, вращающимся по и против часовой стрелки. Такие состояния называются суперпозицией. Однако любая попытка измерения разрушает суперпозицию и показывает, что направление вращения объекта строго одно. Результат измерения определяется вероятностью: условно, объект может с 80-процентной вероятностью вращаться по часовой стрелке и с 20-процентной — против. До измерения пять таких объектов будут неразличимы, после один из них, скорее всего, окажется отличным от других.

С точки зрения реализма до измерения эти пять объектов тоже будут различаться, например, за счет каких-то скрытых параметров. Леггет и Гарг разработали специальный эксперимент, с помощью которого можно проверить, нарушается ли реализм. В классической постановке, для этого требуется несколько последовательных измерений. Неравенства Леггета-Гарга устанавливают ограничения на корреляцию между результатами измерений в разные моменты времени. Их еще называют временным аналогом неравенств Белла: последние ограничивают корреляцию между двумя системами, находящимися в разных точках пространства.

Проверка неравенств Леггета-Гарга в случае квантовых частиц затруднена тем, что измерения уничтожают суперпозицию. Поэтому для экспериментов ученые используют методы так называемых слабых измерений, не нарушающих квантовость частиц. Нарушения неравенство были зафиксированы для фотонов, сверхпроводящих цепей, электронов и ядерных спинов. В новой работе авторы увидели нарушения неравенств для реакторных нейтрино, осциллирующих на расстоянии 735 километров между источником и детектором.

Осцилляциями нейтрино называют периодический процесс превращения мюонных нейтрино в частицы другого сорта — электронные или тау-нейтрино — и обратно. Сорт нейтрино показывает как нейтрино взаимодействует с разными лептонами (электронами, мюонами и тау). Благодаря осцилляциям вместо мюонного нейтрино, родившегося в ядерной реакции, можно получить в детекторе электронное. Именно этот процесс изучали в эксперименте MINOS, данными которого воспользовались авторы.

В работе авторы использовали не последовательные измерения, а одновременный анализ для частиц с разными энергиями. Такую замену, по словам ученых, можно сделать, поскольку частота осцилляций сильно зависит от энергии частиц. Для высокоэнергетичных нейтрино «часы тикают быстрее», поясняетScience — поэтому можно искать корреляции в эксперименте можно между частицами с разными энергиями. 

Как и ожидали авторы, эксперимент показал, что до измерения нейтрино не отличимы друг от друга. Ученые отмечают, что это рекордный по масштабу расстояний тест неравенств, аналогичных неравенствам Белла. 

«Если бы вы сказали мне десять лет назад, что мы будем использовать нейтрино для исследования основ квантовой механики, то я бы ответил, что вы курили нечто очень интересное» — прокомментировал работу Эндрю Уайт, физик из Университета Квинсленда, Австралия. — «Это неудивительный результат, но он привлекает тем, что показывает новую систему для исследования квантовых основ».

Ранее физики-теоретики из Института квантовой оптики Общества Макса Планка показали, что использовать неравенства Леггета-Гарга для тестов макрореализма недостаточно. Ученые предложили заменить эти неравенства на уравнения, отражающие принцип причинности и «не-передачи» информации во времени.

Владимир Королёв