Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса

Оглавление

Николя Жизан. Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса

Предисловие

Преамбула

Введение

Зачем это?

Глава 1. Аперитив

Ньютон: невиданный абсурд

Странный нелокальный телефон

Глава 2. Локальные и нелокальные корреляции

Корреляции

Игра Белла

Нелокальные вычисления: a + b = x × y

Локальные стратегии в игре Белла

Победить в игре Белла: нелокальные корреляции

Выигрыш в игре Белла не предполагает обмена информацией

Под крышкой прибора

Глава 3. Нелокальность и истинная случайность

Нелокальное целое

Телепатия и истинные близнецы

Координация – это не коммуникация

Нелокальная случайность

Истинная случайность

Истинная случайность разрешает существование нелокальности без коммуникации

Глава 4. Невозможность квантового клонирования

Квантовое клонирование разрешило бы невозможную коммуникацию

Почему же можно клонировать ДНК?

Отступление от темы: неточное клонирование

Глава 5. Квантовая запутанность

Квантовый холизм

Квантовая неопределимость

Квантовая запутанность

Как же это возможно?

Как запутанность способствует успеху в игре Белла

Квантовая нелокальность

Происхождение квантовых корреляций

Глава 6. Эксперимент

Рождение пар фотонов

Создание запутанности

Запутанность квантовых битов

Эксперимент Берне – Белльвю

Глава 7. Практические применения

Генерация случайных чисел с использованием истинной квантовой случайности

Квантовая криптография: идея

Квантовая криптография на практике

Глава 8. Квантовая телепортация

Содержание и форма

Связанные измерения

Протокол квантовой телепортации

Квантовый факс и квантовые коммуникационные сети

Можно ли телепортировать большие объекты?

Глава 9. Действительно ли природа нелокальна?

Нелокальность во времена Ньютона

Лазейка недостаточной выборки

Лазейка недостаточного расстояния

Сочетания лазеек

Скрытая сверхсветовая коммуникация

Алиса и Боб проводят измерения раньше друг друга

Сверхдетерминизм и свободная воля

Реализм

Мультивселенная

Глава 10. Текущие исследования нелокальности

Как нам «взвесить» нелокальность?

Почему мы не можем побеждать в игре Белла каждый раз?

Нелокальность более чем в двух местах

«Теорема о свободной воле»

Скрытое воздействие?

Заключение

Благодарности

Отрывок из книги

«Любовь с первого взгляда!» – так Николя Жизан описал свои ощущения в день, когда он узнал о теореме Белла. Услышав это, я снова вернулся в тот осенний день 1974 года, когда, погруженный в изучение малоизвестной в то время работы Джона Белла, я понял, что спор между Бором и Эйнштейном об интерпретации квантовой механики может быть разрешен экспериментально. Не так уж много физиков были осведомлены о проблеме, поднятой Эйнштейном, Подольским и Розеном, немногие слышали о неравенствах Белла, и совсем мало было тех, кто считал вопросы основополагающих концепций квантовой механики достойными серьезного внимания. Работу ЭПР, опубликованную в 1935 году в журнале Physical Review, можно было легко найти в университетских библиотеках, чего нельзя было сказать о работе Белла, опубликованной в неизвестном новом журнале, которому суждено было исчезнуть после четвертого выпуска. В те времена, когда еще не существовало Интернета, работы, которые не были опубликованы в крупных журналах, приходилось распространять в фотокопиях. Моя собственная копия досталась мне из папки, которую собрал Кристиан Эмбер (Christian Imbert), молодой профессор Института Оптики, по случаю визита Эбнера Шимони (Abner Shimony), приглашенного в Орсэ Бернаром д’Эспанья (Bernard d’Espagnat). Очарованный идеями Белла, я решил, что моя докторская диссертация будет основана на экспериментальных тестах неравенств Белла, и Эмбер согласился взять меня под свое крыло.

В удивительно ясной работе Белла я увидел серьезный вызов для экспериментаторов: изменение ориентации поляризационных детекторов, в то время как запутанные частицы распространяются от источника в область измерения. Было необходимо исключить влияние ориентации поляризатора как на механизм излучения, так и на измерение, применяя для этого принцип релятивистской причинности, который запрещает распространение любых физических эффектов со скоростью выше скорости света. Такой эксперимент мог бы объяснить саму суть конфликта между квантовой механикой, с одной стороны, и мировоззрением Эйнштейна – с другой.

.....

• Как можно применять квантовую физику, если все ее предсказания носят чисто статистический характер и относятся к отдельным микроскопическим объектам?

• Те невероятные свойства запутанных пар квантовых объектов (которые были описаны в 1935 году в работе об ЭПР-парадоксе, но ни разу не наблюдались в действительности), они действительно соответствуют реальному поведению природы или в этом вопросе мы достигли пределов квантовой механики?

.....