Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Уже сегодня ученые мира удивляют нас новыми открытиями и техникой, которую мы не ждали ближайшие десятилетия. Насколько будущее приблизилось к нам?

Модератор: модераторы

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 26.07.2021, 15:52

Мне попадалось такое описание квантовой запутанности:
Квантовая запутанность — это нечто вроде «одноразового блокнота» в криптографии. Вы делаете два одинаковых листочка с символами и даёте их Алисе и Бобу. На каком бы расстоянии друг от друга Алиса и Боб не находились, если они начнут одновременно считывать по одному символу в секунду, то каждый из них без передачи информации будет знать, какой сейчас символ у второго участника.
Так же и запутанные частицы — изменения их спинов синхронизированы во времени, но никакой информации между ними не передаётся.

yyy:
Не не совсем так. Листочки заранее пустые, в том и мозговзрывательность.
Тут скорее можно сравнить с парой дешёвых носков. С завода оба носка в паре приходят абсолютно одинаковыми, но когда вы натягиваете один носок на левую ногу, второй автоматически становится правым) Причём моментально, независимо от расстояния между вашими ногами. Но передать носок к правой ноге вы должны классическим образом, т.е. медленнее скорости света.
Насколько я понял, фраза "Листочки заранее пустые" - это не абстрактное рассуждение, а экспериментально проверенный факт - доказанный нарушениями неравенств Белла. И мне очень хочется узнать больше про неравенства Белла.
В частности, хотелось бы разобраться, в чём разница между парадоксом ЭПР и неравенствами Белла. Как я понимаю, в оригинале ЭПР речь шла об импульсе и координате, а у Белла о спине или поляризуемости. Правильно ли я понял, что в экспериментах по проверкам неравенств Белла измерялись как спины, так или поляризуемости?
В основном же мой вопрос заключается в следующем: почему ЭПР – чисто мысленный эксперимент, в то время как нарушение неравенств Белла проверялось экспериментально?
Что касается ЭПР: предположим, мы имеем частицы A и B, образовавшиеся в результате распада частицы C. Измерив импульс A, мы можем через закон сохранения импульса пересчитать импульс B. Далее мы измеряем координату B; а из соотношения неопределённостей известно, что одновременно точно знать импульс и координату B мы не можем. Значит, измерение импульса A оказывает какое-то влияние на B. По-моему, вроде должно быть так: если мы вначале точно измеряем импульс A, дальнейшее измерение координаты B будет неточным. Но почему это нельзя проверить экспериментально? Т.е. измерять сначала импульс A, потом координату B, и убедиться что полученные значения B будут неточными.

Отправлено спустя 4 дня 18 часов 8 минут 16 секунд:
Грустно, что никто не ответил на мои вопросы. Хочется уточнить - причина в том что вопросы сформулированы некорректно, или никто не знает на них ответа?
Возможно, мне бы удалось получить ответ на свой вопрос, если бы я узнал, как принцип неопределённости определяется экспериментально. Цитирую Википедию:
Если имеется несколько (много) идентичных копий системы в данном состоянии, то измеренные значения координаты и импульса будут подчиняться определённому распределению вероятности — это фундаментальный постулат квантовой механики. Измеряя величину среднеквадратического отклонения Delta x координаты и среднеквадратического отклонения Delta p импульса, мы найдём, что
[image]https://wikimedia.org/api/rest_v1/media ... c1da9f5905[/image]
где ħ — приведённая постоянная Планка.
Отметим, что это неравенство даёт несколько возможностей — в нерелятивистской физике состояние может быть таким, что x может быть измерен со сколь угодно большой точностью, но тогда p будет известен только приблизительно; или, наоборот, p может быть определён со сколь угодно большой точностью, в то время как x — нет. Во всех же других состояниях и x, и p могут быть измерены с «разумной» (но не произвольно высокой) точностью.
Мы можем точно измерить координату, но тогда импульс, как тут написано, будет даже не измерен, а "известен только приблизительно". Откуда берётся это "известен", и откуда мы знаем о его неточности?
Я строю всякие умозрительные догадки, например такую. Предположим, мы у частицы измеряем попеременно координату и импульс (точно). Точно измерили координату - точно измерили импульс - точно измерили координату и обнаружили что она сильно отличается от предыдущей - точно измерили импульс и обнаружили что он тоже отличается - и т.д.
А теперь измеряем импульс менее точно: точно измерили координату - неточно измерили импульс - точно измерили координату и обнаружили что она немного отличается от предыдущей - ... Может так?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 26.07.2021, 20:20

Я хотел ответить, но потом понял, что мой ответ может оказаться настолько любительским, что аж неправильным.

Что ж, риски Ваши ;)
Bitman писал(а): 26.07.2021, 15:52 в чём разница между парадоксом ЭПР и неравенствами Белла
Одно из решений парадокса (кажется, предложенное Эйнштейном) — допущение того, что у запутанных частиц имеются скрытые параметры, которые определяют заранее результат предстоящего измерения (поэтому Эйнштейн и говорил о неполноте теории — мол, есть какие-то скрытые параметры, и нужна теория, которая их "увидит"). Тогда выходит, что вторая частица не "узнаёт" о результате измерения первой, а "заранее знала" о результате своего измерения.

Но если бы гипотеза Эйнштейна была верна, то неравенства Белла выполнялись бы.

Почему измерение спина или поляризации способно дать ответ на вопрос о скрытых параметрах — я не могу прокомментировать. Но ЭПР-парадокс, вообще говоря, не про координату и импульс, а про «кошмарное дальнодействие». Координата и импульс нужны авторам парадокса, чтобы показать, что в квантовой механике это самое «кошмарное дальнодействие» возникает.

К счастью, оно возникает таким хитрым способом, что не передаёт ни информацию, ни материю.
Bitman писал(а): 26.07.2021, 15:52 Но почему это нельзя проверить экспериментально? Т.е. измерять сначала импульс A, потом координату B, и убедиться что полученные значения B будут неточными.
Оба значения будут точными. Но пока Вы будете измерять координату B, импульс изменится, и прежнее его измерение A станет лишь приближением к новому, изменившемуся, значению. Вы можете измерить A заново — но тогда B изменится. И так всегда.
Bitman писал(а): 26.07.2021, 15:52 Мы можем точно измерить координату, но тогда импульс, как тут написано, будет даже не измерен, а "известен только приблизительно". Откуда берётся это "известен", и откуда мы знаем о его неточности?
Приблизительно он известен из предыдущего измерения. Чем точнее измерение координаты, тем сильнее это измерение повлияет (в среднем) на импульс, изменив его.
Bitman писал(а): 26.07.2021, 15:52 Я строю всякие умозрительные догадки, например такую.
Да, Ваши догадки совпадают с моими.

Формула не вставилась как картинка, поскольку она не картинка. Вы можете посмотреть её html-код и убедиться в этом.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 26.07.2021, 21:06

Н. Светлов писал(а): 26.07.2021, 20:20 Одно из решений парадокса (кажется, предложенное Эйнштейном) — допущение того, что у запутанных частиц имеются скрытые параметры, которые определяют заранее результат предстоящего измерения (поэтому Эйнштейн и говорил о неполноте теории — мол, есть какие-то скрытые параметры, и нужна теория, которая их "увидит"). Тогда выходит, что вторая частица не "узнаёт" о результате измерения первой, а "заранее знала" о результате своего измерения.

Но если бы гипотеза Эйнштейна была верна, то неравенства Белла выполнялись бы.
Моя реплика тоже настолько любительская, что может и неправильная, но тем не менее: по-моему, Эйнштейн не предлагал какую-то гипотезу о скрытых параметрах, а просто показал, что уравнения КМ ведут к некоему абсурду - "кошмарному взаимодействию на расстоянии". И он хотел опровергнуть КМ таким аргументом, что уж очень всё это абсурдно и противоречит здравому смыслу. Мне иногда кажется, что Эйнштейн был единственным человеком, который понимал квантовую механику, и именно поэтому он был её противником - он отказывался верить в этот абсурд. Жаль, что он не дожил до эксперимента Аспекта - может он бы тогда после периода "тошноты" сумел бы сформулировать словами, как на самом деле устроена реальность.
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 26.07.2021, 21:38

Bitman писал(а): 26.07.2021, 21:06 по-моему, Эйнштейн не предлагал какую-то гипотезу о скрытых параметрах
По сути, предложил, хотя и без конкретики:
А. Эйшнтейн писал(а):Если без какого-либо нарушения системы мы можем с уверенностью предсказать (то есть с вероятностью, равной единице) значение физической величины, то существует элемент физической реальности, соответствующий этой физической величине.
Einstein A. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? // Physical Review. 1935. Vol. 47. №10. P. 777—780.
Bitman писал(а): 26.07.2021, 21:06 он отказывался верить в этот абсурд
А зря ;)

На самом деле вера в причинность и физические законы ставит вопросы, решить которые намного трудней. Никогда никому не было вполне понятно, почему вся реальность описывается только формальными системами, содержащими аксиому противоречия. Почему красное не может быть синим, а холодное горячим.

Так вот, оказывается, таки не вся! Мы добрались до того уровня мелкости, где нашими приборами можно экспериментально зафиксировать способность красного быть синим, холодного горячим, далёкого близким и т.п.

И отсюда мысль о том, что аксиома противоречия лишь вырезает из реальности некоторое интересное подмножество. Интересно оно тем, что всё известное нам живое, похоже, обладает степенями свободы только в пределах этого подмножества. Далее эту же мысль можно распространить на все законы природы, подтверждаемые экспериментально: эти законы вырезают из реальности фазовое пространство, которое мы не можем покинуть, если хотим оставаться материальными существами с сознанием, нуждающимся в материальном движке для своего исправного функционирования.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 31.07.2021, 20:55

На сайте Луркоморье появилось краткое описание неравенств Белла - простая математическая модель, только непонятно как она согласуется с реальными экспериментами:

https://lurkmore.to/Квантовая_механика

Вот тут появилась новая статья по неравенствам Белла, вначале мне показалось что ещё немного - и станет понятно что такое квантовая запутанность. Но, боюсь, в статье что-то напутано. А счастье было так возможно...

https://habr.com/ru/post/540620/
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 31.07.2021, 22:00

Bitman писал(а): 31.07.2021, 20:55 Но, боюсь, в статье что-то напутано.
Вроде нет.

Быть может, есть путаница в «бонусе», в рассуждении о материальной привязке сознания. Как раз материальная привязка сознания и означает, imho, что сознание должно бы улетать в обе ветви, чего не происходит (по крайней мере, у меня).
► Показать
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 01.08.2021, 13:51

Я эту статью пока не осилил. Там, например, рассказывается о поляризаторах: сначала речь идёт о параллельно поставленных поляризаторах, так что свет проходит через два поляризатора и его остаточная интенсивность зависит от угла между ними; а потом незаметно разговор уходит про совсем другую установку - картинка из английской Википедии:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... nalyer.png

Я эту картинку не понимаю: какой здесь может быть угол между поляризаторами, если они не параллельно установлены, и вообще что означают +1, -1 как исходы. Надо почитать эту статью в английской википедии, но кажется и с ней есть проблемы - слишком много формул и не хватает понятных примеров вроде угла в 10 градусов, как в статье на Хабре. Кто-нибудь может своими словами пересказать статью на Хабре?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 01.08.2021, 21:46

Bitman писал(а): 01.08.2021, 13:51 а потом незаметно разговор уходит про совсем другую установку - картинка из английской Википедии
Я так понимаю, что на этой картинке каждый 2-channel polarizer и есть пара поляризаторов под каким-то углом (под одинаковым у Алисы и Боба). Алиса и Боб проверяют, насколько часто совпадает результат их измерений.

Если я ошибаюсь, то, надеюсь, меня поправят.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 02.08.2021, 11:47

Н. Светлов писал(а): 01.08.2021, 21:46 Если я ошибаюсь, то, надеюсь, меня поправят.
Мне кажется, вы ошибаетесь. Но сначала у меня вопрос:
Возвращаемся к нелинейному бета-борату бария. На квантовом уровне расщепление луча обозначает, что каждый фотон превращается в два. Как я уже говорил, здесь действуют законы сохранения энергии (новые фотоны имеют половинную частоту/энергию) и импульса (они разлетаются под одинаковым углом в разные стороны). Поляризация в микромире соответствует спину, он же момент импульса, с соответствующим законом сохранения. И можно предположить, что у двух пучков будет строго противоположная поляризация, но на практике этого не происходит. Какая-то поляризация у них есть, но совсем не такая строгая.
А в некоторых случаях поляризация отсутствует вообще (светло-зелёные линии на рисунке выше)! Именно этот случай нас и интересует больше всего. Каждый такой фотон может пройти через любой поляризатор с вероятностью 1/2. Погодите, но если мы поставим оба поляризатора вертикально, то оба фотона по статистике рано или поздно пройдут сквозь них и закон сохранения момента импульса нарушится?

А вот и нет. Потому что оба фотона никогда не проходят через параллельные поляризаторы. Все выглядит так будто фотоны не имеют поляризации (до измерения) и одновременно имеют противоположную поляризацию (после него). Результаты двух измерений случайны, но скоррелированы между собой. Оба поляризатора пропускают примерно каждый второй фотон, но никогда не пропускают их одновременно. Именно такие фотоны называются «запутанными» (entangled).
Почему, собственно, если бы фотоны прошли через оба поляризатора, нарушился бы закон сохранения момента импульса?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 02.08.2021, 12:00

Bitman писал(а): 02.08.2021, 11:47 Почему, собственно, если бы фотоны прошли через оба поляризатора, нарушился бы закон сохранения момента импульса?
Потому что импульс на выходе в таком случае оказался бы вдвое больше импульса на входе. Спрашивается, откуда мог бы взяться добавочный импульс.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 02.08.2021, 12:32

Н. Светлов писал(а): 02.08.2021, 12:00 Потому что импульс на выходе в таком случае оказался бы вдвое больше импульса на входе. Спрашивается, откуда мог бы взяться добавочный импульс.
Почему? Поляризаторы поворачивают поляризацию фотонов, и это меняет их импульс?
И ещё вопрос - в фразе "Потому что оба фотона никогда не проходят через параллельные поляризаторы" под поляризаторами подразумевается этот самый нелинейный бета-борату бария?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 02.08.2021, 18:34

Bitman писал(а): 02.08.2021, 12:32 Почему? Поляризаторы поворачивают поляризацию фотонов, и это меняет их импульс?
Поляризаторы, как правило, не меняют поляризацию: они пропускают волну, поляризованную «как надо», и поглощают остальные. На импульс это не влияет.

Борат бария (и некоторые другие) — особый случай. Они способны, кроме обычной поляризации, иногда превращать один фотон в пару запутанных. Импульс при этом сохраняется благодаря тому, что фотоны пары разлетаются в разные стороны с одинаковым отклонением. По интуиции, они должны бы иметь противоположную поляризацию. Такое действительно бывает, но не всегда. И вот с этой парой фотонов, если их пропустить через другие поляризаторы, начинается всякая мистика фигня квантовая механика :mrgreen: Для этих пар фотонов можно предсказать частоты наблюдений различных вариантов в предположении, что скрытые параметры есть (то есть если фотоны имели определённую поляризацию до измерения), а потом в эксперименте убедиться, что предсказание не сбылось.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 02.08.2021, 18:56

Н. Светлов писал(а): 02.08.2021, 18:34 На импульс это не влияет.
Извиняюсь за навязчивость - если на импульс прохождение через поляризаторы не влияет, откуда взялась фраза "Погодите, но если мы поставим оба поляризатора вертикально, то оба фотона по статистике рано или поздно пройдут сквозь них и закон сохранения момента импульса нарушится?"?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 02.08.2021, 21:12

Bitman писал(а): 02.08.2021, 18:56 Извиняюсь за навязчивость - если на импульс прохождение через поляризаторы не влияет, откуда взялась фраза "Погодите, но если мы поставим оба поляризатора вертикально, то оба фотона по статистике рано или поздно пройдут сквозь них и закон сохранения момента импульса нарушится?"?
Если мы измерили два фотона, то сумма их импульсов должна быть равна импульсу исходного фотона. Если измерения показали наличие только одного, то его импульс должен быть равен импульсу исходного фотона.

Запутанная пара фотонов не всегда имеет заранее предсказанную поляризацию. Автор как раз обсуждает случай, когда поляризация не противоположна. В частности, одинакова. С некоторой вероятностью поляризация действительно оказывается (почти) одинаковой… но лишь до тех пор, пока оба поляризатора не поставлены в вертикальное положение. Как только мы их оба поставили вертикально, один из фотонов тут же "догадывается, что нужно позаботиться о сохранении импульса" — и не проходит. Потому что измерение первого фотона уже показало равенство его импульса исходному фотону (как и должно быть в случае, когда поляризация обоих родившихся фотонов (почти) одинакова).

Аналогичная способность фотонов вести себя по-разному в зависимости от того, как поставлен опыт, хорошо известна из классического эксперимента с двумя щелями. Только тот эксперимент слишком прост для того, чтобы по нему проверить неравенства Белла. Его результат детерминирован, а надо, чтобы возникали вероятности.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 08.09.2021, 18:24

Возможно, я злоупотребляю созданием тем (оккупировал этот раздел), хотя полагаю, что это допустимо для сугубо научных, не философских тем. Продолжу в этой теме.
Эксперимент по проверке нарушений неравенств Белла позволил сделать вывод, что вместо скрытых параметров в квантовой механике действует нелокальность. Я полагаю, здесь уже большинство знает эти термины, но на всякий случай опишу это под спойлером:
► Показать
Мне кажется, суть неравенств Белла можно объяснить на простых аналогиях, без ухода в конкретику – спины, поляризуемости. Белл придумал какую-то гениальную идею, как отличить скрытые параметры от нелокальности, и эта идея, полагаю, может быть изложена самыми разными способами.
Читаю книгу “Отличная квантовая механика”, где рассказывается про неравенства Белла. Насколько я понял, в принципе идею Белла можно изложить без конкретики в виде поляризаций или спинов, а на простых аналогиях. В главе 2.3.2. книги вроде как представлено именно такое изложение, но мне всё равно не хватает сообразительности его понять, поэтому прошу помощи.
Вот часть этой главы:
...
Изображение
Эта передняя панель выглядит, как показано на рис 2.2. Каждый из двух удалённых наблюдателей – и Алиса, и Боб – пользуются устройством, имеющим две кнопки, обозначенные M и N, и экран, который может показывать либо “+1”, либо “-1”. Во время эксперимента Алиса и Боб не имеют возможности общаться друг с другом.
“Источник”, расположенный примерно посередине между Алисой и Бобом, посылает им пару частиц некоторого рода. Алиса и Боб получают эти частицы и вводят их каждый в своё устройство. Затем они выбирают случайную кнопку на устройстве и одновременно нажимают на неё. Каждое устройство показывает величину +-1, связанную, возможно, с состоянием полученной частицы. Всю описанную операцию мы называем событием.
Оба наблюдателя ведут записи о нажатых ими кнопках и показанных числах. После получения данных о большом массиве событий обе стороны встречаются и производят корреляционный анализ своих событий. А именно, они оценивают величину
Изображение
Где Изображение и Изображение относятся к величинам, полученным каждым наблюдателем при нажатии соответствующей кнопки. Конечно, каждая пара частиц вносит свой вклад только в одно слагаемое в (2.23). Например, если Алиса нажимает M, а Боб – N, то величины, которые они видят при этом на экранах, используются при оценивании Изображение, и т.п.
...
Обратите внимание: утверждение, сделанное выше, неверно, если принцип локальности не работает – например, если Изображение зависит не только от Изображение, но также от того, какую кнопку нажал Боб. Эта зависимость сделала бы неверным (2.25), а следовательно, и (2.26).
Изображение
Упражнение 2.47. Выведите неравенство Белла
Изображение
Для любого прибора, передняя панель которого представлена на рис. 2.3.
Подсказка: перепишите (2.26) как Изображение.
Это неравенство применимо и к любому локально-реалистичному устройству с передней панелью Белла (рис. 2.2). И в самом деле, если бы оно не выполнялось для такой установки, оно нарушалось бы также и для её эквивалента на рис 2.3, а мы только что показали, что это невозможно.
...
У меня такие вопросы. Во-первых, в формуле 2.23 представлена усреднённая сумма или сумма усреднённых значений? На другом формуле мне написали, что второе. Это неравенство CHSH. Но тогда непонятно, почему в моей книге написано S=<MaMb-MaNb+NaMb+NaNb>, а не S=<MaMb>-<MaNb>+<NaMb>+<NaNb>?
В каждом событии Ma это либо +1 либо -1, при условии что Алиса нажала M. А если Алиса в конкретном событии нажала N – то Ma=0?
Такие объяснения проще понять, если они приводятся на конкретных примерах с конкретными цифрами. Вот возьмём такой пример. Предположим, прибор сгенерировал тысячу пар частиц. Алиса нажала M 550 раз, соответственно 450 раз нажала N. Боб нажал M 520 раз, соответственно N 480 раз. Алиса в сумме получила 470 раз +1 и соответственно 530 раз -1; Боб получил 510 раз +1 и соответственно 490 раз -1.
Из 550 нажатий M Алисой 220 раз выпало +1 и 330 раз выпало -1; из 450 нажатий N Алисой 250 раз выпало +1 и 200 раз -1. Из 520 нажатий M Бобом 250 раз выпало +1 и 270 раз -1; из 480 нажатий N Бобом 260 раз выпало +1 и 220 раз -1.

Чему в данному случае равно S?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 20.09.2021, 13:33

Мне хочется заинтересовать участников данной темой, поскольку, как мне видится, мы понемногу приближаемся к пониманию, что такое квантовая запутанность. Продолжу про неравенство CHSH. Я написал программу, которая запускает 100 000 событий и подсчитывает среднюю S (10 раз). Были перебраны несколько алгоритмов генерации измерений:

1) Алгоритм 1: и нажатия кнопок Алисой и Бобом, и измерения полностью случайные. Полученные S:

0,00818488696644235
-0,000735756116120203
-0,00521716093346393
0,0221270347909855
0,00439664685893827
0,0256339486406924
0,00474240724188817
0,000699389679366486
0,00790472140513213
0,00791740550921552


2) Алгоритм 2: кнопки случайные, измерение Алисы случайное, измерение Боба противоположно измерению Алисы:

-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2

3) Алгоритм 3: кнопки случайные, измерение Алисы случайно, измерение Боба как кнопка Алисы (т.е. если Алиса нажала M — Боб получает измерение +1):

-0,00678652814887524
0,00631310500488206
0,00194079289795883
0,00599250337723452
-0,000538389645893559
-0,00865759022024057
-0,00635159609401215
-0,00800798633968099
-0,0120361191599085
0,0133800656906487


4) Алгоритм 4: У Алисы кнопка и измерение случайное, у Боба кнопка как измерение Алисы (т.е. если Алиса получила измерение +1 — у Боба кнопка M):

-0,000193017222461234
-0,00230820190281553
0,00531094245180611
-0,012657597229845
-0,00330082681777133
-0,0188643819874638
-4,18022641608308E-5
0,00543147987069454
0,00143912849846723
0,0184788475822539


5) Алгоритм 5: У Алисы кнопка и измерение случайные, у Боба кнопка и измерение как измерение Алисы:

2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

6) Алгоритм 6: Кнопки случайные, у Алисы измерение случайное, Боб получает измерение +1 если кнопки Алисы и Боба совпадают, и -1 если не совпадают:

-0,0125393044796521
-0,0106267881905209
-0,00184815468056376
0,0033723419616769
0,00960091405597589
-0,00575712782815875
0,0155401967113226
-0,0253838162706949
-0,00236019148827445
0,00731002123352946

7) Алгоритм 7: Кнопки случайные, у Алисы измерение случайное, если кнопки совпадают, Боб получает измерение такое же как у Алисы, а если не совпадают — противоположное:

2
2
2
2
2
2
2
2
2
2


8) Алгоритм 8: кнопки случайные, у Алисы измерение случайное, Боб получает измерение Алисы если кнопки совпадают, а если не совпадают — у него измерение случайное:

2,00404583899149
2,00955385972891
2,01100365018653
1,99614627411243
1,98650573199951
2,00245607150602
2,01319898713529
1,99673454725987
2,00228244539448
2,00228408219756

9) Алгоритм 9: кнопки случайные, у Алисы измерение случайное, Боб получает измерение, противоположное измерению Алисы, если Алиса нажала M а Боб N, в противном случае он получает измерение, равное измерению Алисы:

4
4
4
4
4
4
4
4
4
4


Я возможно слишком несерьёзно играюсь с этими алгоритмами, но мне кажется, это поможет приблизиться к пониманию сути эксперимента: почему, если |S|>2, это доказывает наличие "полумистической" связи между Алисой и Бобом, в частности то, что от нажатия кнопки Алисой зависит измерение Боба?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 20.09.2021, 15:00

Bitman писал(а): 20.09.2021, 13:33 Я возможно слишком несерьёзно играюсь с этими алгоритмами, но мне кажется, это поможет приблизиться к пониманию сути эксперимента: почему, если |S|>2, это доказывает наличие "полумистической" связи между Алисой и Бобом, в частности то, что от нажатия кнопки Алисой зависит измерение Боба?
Я, к сожалению, не знаком с выводом неравенства Беллмана — знаю лишь о том, что его проверка отклоняет локальный реализм. Думаю, что это было бы поправимо, если бы у меня была возможность полностью прочесть какую-нибудь из популярных книг по квантовой механике. Но моя очередь на чтение движется очень медленно. Тема мне интересна, но внести в неё конструктивный вклад я не могу.

В частности, я не понял, что означают угловые скобки выше. В знакомой мне части вселенной так обозначают скалярное произведение векторов, но тогда запись (2.27) синтаксически неверна. Если вдруг это скобки Дирака, то мне нужно приобрести дополнительные знания, чтобы их понять. Если это ещё что-то — то что?
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 20.09.2021, 17:32

Н. Светлов писал(а): 20.09.2021, 15:00 Я, к сожалению, не знаком с выводом неравенства Беллмана — знаю лишь о том, что его проверка отклоняет локальный реализм. Думаю, что это было бы поправимо, если бы у меня была возможность полностью прочесть какую-нибудь из популярных книг по квантовой механике. Но моя очередь на чтение движется очень медленно. Тема мне интересна, но внести в неё конструктивный вклад я не могу.
Вроде хорошая книга - "Отличная квантовая механика" А. Львовского. Там после фрагмента, который я процитировал, идёт вывод неравенства Белла (точнее, того что эти неравенства нарушаются) на основе приведённой ранее информации о том, какими уравнениями описывается световая волна (как электромагнитное поле) и как математически выражается поляризация света. Т.е., как я понимаю, книга даёт представление, как математически выводится парадокс ЭПР на основании постулатов квантовой механики.
Н. Светлов писал(а): 20.09.2021, 15:00 В частности, я не понял, что означают угловые скобки выше. В знакомой мне части вселенной так обозначают скалярное произведение векторов, но тогда запись (2.27) синтаксически неверна. Если вдруг это скобки Дирака, то мне нужно приобрести дополнительные знания, чтобы их понять. Если это ещё что-то — то что?
Это вроде среднее значение. Только в книге, кажется, автор немного напутал - S записана как усреднённая сумма, а надо брать сумму усреднённых значений.
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя

Н. Светлов
Сообщений: 13544
Стаж: 21 год 2 месяца
Желаемая форма обращения: Всё равно
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1325 раз
Поблагодарили: 2292 раза
Возраст: 58
Контактная информация:

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Н. Светлов » 20.09.2021, 19:35

Bitman писал(а): 20.09.2021, 17:32 S записана как усреднённая сумма, а надо брать сумму усреднённых значений.
Ну, в его примере то и другое даёт одинаковое значение.
Воображаемые сущности не могут использоваться ни в одном истинном высказывании. Приписывается Бертрану Расселу
Все беды от романтики. Кир Булычёв

Аватара пользователя

Автор темы
Bitman
Сообщений: 1261
Стаж: 12 лет 5 месяцев
Желаемая форма обращения: Как хотите к себе
Благодарил (а): 65 раз
Поблагодарили: 59 раз

Парадокс ЭПР vs Неравенства Белла

Сообщение Bitman » 20.09.2021, 20:26

Н. Светлов писал(а): 20.09.2021, 19:35 Ну, в его примере то и другое даёт одинаковое значение.
Нет, потому что при усреднении каждого компонента S он делится не на общее число событий. Вот так выглядит типичный эксперимент, если я ничего не путаю:

Изображение
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Новая тема Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 14 гостей