Праздничный Квантовый Телеграф

Праздничный Квантовый Телеграф
Сверхсветовая коммуникация
7 Мая 1895г. Александр Попов продемонстрировал свое изобретение, ставшее прототипом Радио
Человек живет на - белом свете - с его предельной скоростью 300 000 километров и мечтает о - том свете - со скоростью большей скорости света
Учитель. Но дальше что нашел ты?
Ученик. Видишь ли, я думаю о действии будущего на прошлое. Но разве можно с таким грузом книг, какой есть у старого человечества, думать о таких вещах! Нет, смертный, смиренно потупи взгляд. Где великие уничтожители книг? По их волнам нельзя ходить, как по материку незнания!
И понял вдруг: нет времени.
На крыльях поднят как орел, я видел
сразу, что было и что будет,
Пружины троек видел я и двоек
В железном чучеле миров,
Упругий говор чисел.
И стало ясно мне
Что будет позже
Велимир Хлебников. И понял вдруг: нет времени
Все мы знаем, что геодезические линии на сфере (большие окружности), выпущенные из одной точки, вскоре начинают снова сходиться (рис.18,а). Такая же ситуация имеет место и в пространствах переменной положительной кривизны. В геометрии Лобачевского, напротив, две геодезические, выпущенные из одной точки, начинают очень быстро расходиться. В самом деле, как следует из теоремы косинусов Лобачевского (гл.1,§2), расхождение таких геодезических при достаточно большом удалении от исходной точки становится пропорциональным степенной функции от расстояния до этой точки (рис. 18,б). Оказывается, что аналогичная ситуация имеет место во всех пространствах отрицательной кривизны. Отметим, что исследование поведения геодезических линий в различных римановых пространствах представляет очень большой интерес не только для математиков, но и для физиков. В этой связи уместно упомянуть задачу, поставленную и решенную русским математиком Д.Д. Соколовым: а как ведут себя две геодезические, выпушенные из одной точки, в римановом пространстве, кривизна которого является случайно заданной величиной (т.е. она случайным образом меняется от точки к точке, становясь то положительной, то отрицательной, то равной нулю)? Оказывается, что геодезические расходятся, причем приблизительно с такой же скоростью, как в римановом пространстве отрицательной кривизны. Теорема Соколова, тем самым, показывает, что в круге задач, связанных с поведением геодезических, геометрия Лобачевского оказывается типичным представителем не только пространств отрицательной кривизны, но и, в значительной мере, всех римановых пространств (с.35-36).
Сергей Борисович Кадомцев (род. 1 окт. 1952. Отличник народного просвещения. Геометрия. 7-9 классы). Геометрия Лобачевского и физика. 3 – е издание 2009г. 72с.
https://vk.com/doc399489626_451545664
Глава V. Квантовые корреляции и информация
Данная глава начинается с описания очень интересного эффекта, обнаруженного Ю.Л. Соколовым с сотрудниками. При экспериментах с возбужденными атомами водорода они заметили, что при пролете такого атома вблизи от металлической диафрагмы он как бы сам собой поляризуется. Знак полярности соответствует некоторому сдвигу электронной оболочки от протона в сторону, противоположную направлению движения атома. Эффект этот явно необратим и не имеет других аналогов. Оказывается, что эффект Соколова можно обьяснить как результат когерентной суперпозиции взаимодействий Эйнштейна-Подольского-Розена. Пролетающий над поверхностью металла атом создает ЭПР-пару с каждым из электронов, который испытывает столкновение с поверхностью металл (подлетая к ней изнутри металла) в момент пролета атома. Изложенная в данной главе приближенная теория эффекта Соколова находится в согласии с экспериментами. Сам эффект и его величину удобно описывать в терминах корреляционного электрического поля - поля Демона. Корреляционное поле чувствует только возбужденный атом - измерить такое поле с помощью обычного прибора нельзя. Возможность создания квантово-коррелированных систем естественно приводит к постановке вопроса о возможности (или невозможности) использования квантовых корреляций для передачи информации. Этот вопрос достаточно подробно обсуждается в разделах 44-46. Оказывается что квантовая передача информации на далекие расстояния запрещена основным принципом квантовой теории: верятности любых квантовых событий следуют закону p ~ |пси|2. В силу этого разнесенные на далекое расстояние партнеры ЭПР-пар не позволяют передавать систематическую информацию в процессах измерений над этими парами. Однако, если оставаться - внутри интервала измерения -, то возможность квантово-корреляционной коммуникации не исключена (так, по крайней мере, это представляется в настоящее время). Если характерное время релаксации необратимой квантовой системы равно r, то на расстоянии L =< cr кажется возможной квантово-информационная связь, не ограниченная скоростью света. Ограничение L =< cr следует не из-за превышения скорости сигнала над скоростью света, а из-за необходимости предварительного создания канала связи, т.е. коррелированной квантовой системы. Оказывается, что сверхсветовая связь в коррелированно-квантовых системах не противоречит релятивистскому принципу причинности: любая попытка создания - причинной петли - приводит к образованию составной квантовой системы, внутри которой принцип причинности продолжает действовать
41. Эффект Соколова Коллапсы волновых функций атомов газа обычно не наблюдаемы. Но это не значит, что они вообще всегда скрыты, и мы опишем далее эффект, где их роль оказывается определяющей. Мы имеем в виду явление, которое было обнаружено экспериментально Ю.Л. Соколовым с сотрудниками (см. [84] и которое мы будем называть эффектом Соколова. Этот эффект был обнаружен в экспериментах по атомной интерферометрии [85], схема которых изображена на рис.18)...
42. Теория эффекта Соколова Попытаемся теперь более точно описать эффект Соколова как результат взаимодействия возбужденного атома водорода с электронами проводимости металла, предполагая, что электроны находятся в состоянии квантового хаоса. Поскольку рассматриваемый эффект представляет собой результат довольно сложного механизма взаимодействия очень многих частиц, при описании кинетики электронов проводимости буде принята простейшая газовая модель. В приближенной газовой модели ферми-жидкость электронов проводимости можно рассматривать как газ квазичастиц - электронов и дырок...
43. Иссдедование эффекта Соколова Для проверки теории и измерения величины и направления эффективности поля Е* были проделаны специальные эксперименты [88]...Как мы видим, эксперимент показывает, что величина Ф, положительна, как это следует из простой модели электронного газа. Главным для знака эффекта является знак дисперсии электронов и дырок вблизи поверхности Ферми. Теоретические расчеты этой дисперсии для золота [89] дают величину того же знака, что и в случае газовой модели. Итак, сравнение эксперимента с теоретическими представлениями дает их удовлетворительное согласие. Тем самым подтверждается модель корреляционной связи возбужденного атома с электронами проводимости в виде гигантского количества ЭПР-пар с одним единственным первым партнером
44. Квантовая коммуникация Обсудим теперь вопрос о том, можно ли использовать квантовые корреляции для передачи информации. На наличие нелокальных корреляционных связей в квантовой механике впервые было указано в работе Эйнштейна, Подольского, Розена [8]. Такая корреляция выглядела как своего рода парадокс, а в более поздних работах она была установлена со всей определенностью. Большую роль при этом сыграла теорема Белла [29], согласно которой наличие скрытых параметров перед квантовыми измерениями должно было бы проявляться в виде некоторых неравенств, не наблюдаемых экспериментально [31, 90, 91]. Тем самым была подтверждена ортодоксальная квантовая механика. Вместе с тем это означает. Что в момент квантового измерения возникают нелокальные корреляционные связи. В эксперименте Аспекта, Далибарда, Роджера [31] было четко показано, что эти связи устанавливаются сверхсветовым образом. Тем самым, естественно, ставится вопрос о том, нельзя ли использовать квантовые корреляции для сверхсветового обмена информацией?
45. Сверхсветовая коммуникация...Условимся обозначать скорость передачи сигналов символами V, а скорость света символом c. Согласно теории относительности никакое материальное тело и никакая волна не могут двигаться со скоростью больше скорости света c. Поэтому сверхсветовая связь, V > c, не может быть связана с переносом энергии на расстояние, т.е. она должна иметь совершенно иную природу. Допустим, тем не менее, что передача сигналов со сверхсветовой скоростью возможна, и рассмотрим, к каким последствиям приводит это допущение. Для простоты ограничимся случаем одномерного распространения сигналов, и тогда мы можем ввести в рассмотрение время t и координату x, вдоль которой этот сигнал распространяется. Пусть сигнал испущен из точки x = 0 в момент t = 0. Тогда в последующие моменты времени координата x будет равна x = Vt. При V > 0 сигнал распространяется вправо, а при V < 0 - влево. Зададимся вопросом, что увидит наблюдатель, движущийся со скоростью v? Для этого перейдем в систему координат этого наблюдателя и вместе с ним посмотрим на внешний мир. Пусть x', t' - пространственно-временные координаты движущегося наблюдателя. Как хорошо известно, они связаны с x, t преобразованием Лоренца:
x' = (x - vt)/sqrt(1-(v2/c2)), t' = (t - (xv/c2))/sqrt(1-(v2/c2)). (306)
Точка отправления сигнала в неподвижной системе координат, т.е. x = 0, t = 0, видна из движущейся системы координат как точка x' = 0, t' = 0. Рассмотрим теперь, как сисгнал распространяется. Если положить в (306) x = Vt, то получим
x' = t(V - v)/sqrt(1-(v2/c2)), t' = t(1 - (vV/c2))/sqrt(1-(v2/c2)). (307)
Деля одно соотношение на другое, мы найдем скорость сигнала V' = x'/t' в движущейся системе координат
V' = (V - v)/(1-(vV/c2)). (308)
Если V < c, то это соотношение показывает, что при v >= V происходит смена знака V', что вполне естественно: если наблюдатель обгоняет сигнал, то он увидит его отстающим, т.е. распространяющимся в противоположную сторону. Если мы имеем дело с электромагнитной волной, то V = c и согласно (308) V' = с. Это хорошо известный результат: свет распространяется со скоростью света в любой системе координат. Именно этот постулат и положен в основу теории относительности. Но пусть теперь V > c. С помощью соотношения (308) мы немедленно находим систему координат, в которой скорость сигнала V' бесконечна. Эта система координат движется со скоростью v = c2/V < c. Ясно, что система координат с бесконечной скоростью V' чем-то выделена. Раз так, то мы и примем ее за неподвижную систему координат и, переходя к пределу V к бесконечности, получим с помощью (308)
V' = - c2/v. (309)
Как мы видим, в системе координат, движущейся вправо, сигнал распространяется влево, а при v < 0 сигнал распространяется вправо, т.е. V' > 0. При v стремещуюся к бесконечности имеем V' стремящуюся к плюс и минус бесконечности, т.е. сигнал распространяется с бесконечной скоростью сразу в обе стороны. Разумеется, эти соотношения несколько упрощены и идеализированы, поскольку время испускания и время приема сигнала считаются равными нулю. На первый взгляд соотношение (309) кажется явно противоречащим принципу причинности. В самом деле, допустим, что мы наблюдаем распространение сигнала с V' > 0 из системы координат с v < 0. Например, отправитель сигнала может быть в точке x' = 0, t' = 0, и тогда получатель примет сигнал в точке x' = L несколько позднее, т.е. при t' = L/V' > 0. Здесь ясно видно, где причина, а где следствие. Однако наблюдатель с v > 0 увидит сигнал со скоростью V' < 0, т.е. причина и следствие поменяются местами. Казалось бы, в силу этой несуразицы сверхсветовая передача информации невозможна. Однако не будем спешить! Само пассивное наблюдение еще мало что означает. Реальное противоречие с принципом причинности наступит только в том случае, если получатель информации сможет послать сигнал обратно в приемник до испускания первого сигнала и, таким образом, следствие сможет изменить свою причину. Давайте посмотрим, может ли это быть, а если может, то какими дополнительными ограничениями принцип причинности можно сохранить...
46. Настоящее, прошлое, будущее...Чтобы более ясно представить себе, почему не следует a priori отвергать возможность квантового телеграфа, полезно иметь в виду следующую аналогию. Главными средствами передачи информации в животном мире, в том числе у людей до изобретения радио, являются звук и свет. Звуком мы пользуемся активно: голосовыми связками создаем устную речь, а затем воспринимаем ее на слух. А в случае света пассивно воспринимаем рассеянное предметами излучение Солнца. С изобретением радио электромагнитные волны стали активно генерироваться передатчиками и восприниматься приемниками, т.е. были освоены, как звук. С этой точки зрения сверхсветовые телеграфы являются как бы аналогом света и цвета при дневном освещении. Волновые функции микромира находятся в условиях не прекращающегося процесса последовательного коллапсирования. Меняя детали такого коллапсирования в одной точке пространства, можно затем (т.е. с небольшим сдвигом по времени t) повлиять на изменение вероятностей коллапсов в других точках пространства. Само коллапсирование передать в другую точку пространства невозможно. Но нельзя исключить возможность управляемо менять классическое окружение множества коллапсирующих систем в одной точке пространства и детектировать это влияние на коллапсы в другой, далеко отстоящей пространственной точке. Для этого волновые функции в этих точках должны быть коррелированными, т.е. факторизуемыми, а квантовые системы должны быть релаксирующими
Из книги Б.Б. Кадомцева Динамика и информация 2-я редакция - М.: Редакция журнала Успехи физических наук. 1999
http://www.ufn.ru/russian/books/kadom_r.html


7 Мая 1895г. русский учёный-физик Александр Попов на заседании Русского физико-химического общества выступил с докладом и демонстрацией созданного им первого в мире радиоприёмника. Своё сообщение Попов закончил следующими словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией». Этот день вошёл в историю мировой науки как день рождения радио.
https://историк.рф/dayinhistory