"Los fotones entrelazados nunca muestran interferencia en el patrón total sin un conteo de coincidencias" implica FTL [cerrado]

En mi pregunta anterior , la objeción más defendida al gedankenexperiment fue que "los fotones entrelazados nunca muestran interferencia en el patrón total sin contar las coincidencias".

Aquí muestro otro gedankenexperiment donde si esta afirmación es cierta entonces la comunicación FTL es posible.

Suposiciones:

  • Alice y Bob tienen una fuente de fotones entrelazados 100% brillante
  • Los fotones de Alice y Bob están 100% correlacionados en sus polarizaciones.
  • Alice y Bob están en regiones espacialmente desconectadas y separadas
  • Alice y Bob tienen relojes perfectamente sincronizados.
  • Alice y Bob saben exactamente qué tan lejos están el uno del otro

El experimento es:

  1. Alice genera muchos fotones entrelazados (10k por ejemplo), envía 1 fotón de cada par a Bob y se queda con el otro fotón.
  2. Alice mantiene sus fotones imperturbables de alguna manera, podría ser un espejo en medio del camino hacia Bob. En el diagrama lo representé como un "dispositivo de bucle"...
  3. Los fotones de Bob se toman su tiempo para llegar al aparato de Bob.
  4. Cuando los fotones llegan al aparato de Bob, primero pasan por una doble rendija.
  5. Después de eso, hay algún tipo de detector de interferencia (¿matriz SPAD? Kolenderski, Piotr, et al. "Medición del patrón de interferencia de doble rendija resuelta en el tiempo con fotones enredados". Informes científicos 4 (2014). ) . En este caso, podría ser una pantalla que Bob esté viendo.

Leyenda

Configuración experimental para FTL si los fotones entrelazados nunca muestran un patrón de interferencia:

Si la afirmación "Los fotones entrelazados nunca muestran interferencia en el patrón total sin contar las coincidencias" es correcta, Bob no verá ninguna interferencia.

Ahora, si Alice entre los pasos 3 y 4 (el tiempo ideal sería cuando los fotones se acercan mucho al 4, justo antes de la doble rendija como se esperaba de sus relojes sincronizados y distancia conocida), mide la polarización de sus fotones, el entrelazamiento se rompe antes de que los fotones de Bob lleguen a la doble rendija en el paso 4.

Por lo tanto, el fotón tendrá una polarización conocida, pero eso no interfiere con él presentando el patrón de interferencia típico como debería hacerlo un fotón polarizado no entrelazado. Alice puede elegir si Bob verá el patrón de interferencia o no, de forma no local.

Ahora, para aclarar el gedankenexperiment de mi última pregunta, también hice un dibujo. La idea clave, que elude el teorema de no comunicación, es que una vez que Alice adquiere información sobre la polarización del fotón, también adquiere información sobre qué camino. Por Wootters, William K. y Wojciech H. Zurek. "Complementariedad en el experimento de la doble rendija: no separabilidad cuántica y una declaración cuantitativa del principio de Bohr". Physical Review D 19.2 (1979): 473. , el patrón de interferencia no debería aparecer, incluso después del intento de Bob de borrar la información de qué ruta del sistema.

Esto no contradice el teorema de no comunicación, pero permite la comunicación FTL.

Tiene las mismas suposiciones que el anterior gedankenexperiment.

El experimento es:

  1. Alice genera muchos fotones entrelazados (10k por ejemplo), envía 1 fotón de cada par a Bob y se queda con el otro fotón.
  2. Alice mantiene sus fotones imperturbables de alguna manera, podría ser un espejo en medio del camino hacia Bob. En el diagrama lo representé como un "dispositivo de bucle"...
  3. Los fotones de Bob se toman su tiempo para llegar al aparato de Bob.
  4. Cuando la luz llega al aparato de Bob, primero pasa por una doble rendija.
  5. Después de la doble rendija, vienen los marcadores de ruta, en este caso polarizadores horizontales y verticales para cada rendija.
  6. Después de los marcadores de ruta, viene el borrador, en este caso un polarizador de 45o.
  7. Después del borrador, hay algún tipo de detector de interferencias (¿arreglo SPAD? Kolenderski, Piotr, et al. "Time-resolved double-slit interferencia pattern difference with entangled photons." Scientific reports 4 (2014). ). En este caso, podría ser una pantalla que Bob esté viendo.

Configuración experimental para FTL si se mantiene la complementariedad:

Ahora, si Alice entre los pasos 5 y 6 mide la polarización de sus fotones, sabe qué camino tomó el fotón de Bob (de los fotones que Alice midió, 3/4 de los fotones eran gemelos de fotones absorbidos en el camino y solo 1/4 gemelos de los que golpean el detector de interferencia, pero eso es irrelevante, el punto es de todos los que golpean la pantalla, Alice sabe la información de qué ruta). Por complementariedad, no debe existir un patrón de interferencia.

Alice puede elegir si medir la polarización de sus fotones en ese momento específico en el que se encuentra el experimento entre los pasos 5 y 6, controlando si el patrón de interferencia aparecerá para Bob o no, de forma no local.

PD.:

  • El número de 10k de fotones es irrelevante, Alice podría enviarlos 1 por 1 y Bob sumaría todas las posiciones detectadas para ver si aparecía un patrón de interferencia o no.
  • La fuente brillante al 100 % no es necesaria; de todos modos, se necesitará la corrección de errores en un protocolo real, pero parece haber descubrimientos de fuentes con alrededor del 18 % de brillo que ya debería ser suficiente para probarlo. Las fuentes de SAGNAC utilizadas por el grupo de Zeilinger tienen un brillo muy bajo y no se pueden utilizar para este experimento.
¿No podrías hacerlo más corto? Y por favor, ¿qué es el patrón total ?
@Sofia: según la discusión en la otra pregunta vinculada en la parte superior, el "patrón total" es solo el patrón de todos los fotones de señal que llegan a la pantalla de Bob sin ningún conteo de coincidencias (ya que en este tipo de experimento Bob solo ve un doble -patrón de interferencia de hendidura si observa algún subconjunto de fotones de señal cuyos ociosos enredados dieron un resultado particular cuando Alice los midió, como llegar al detector D3 en el experimento de borrador cuántico de elección retrasada discutido en la pregunta vinculada anterior).

Respuestas (3)

Aquí está el paso erróneo:

"Ahora, si Alice, entre los pasos 3 y 4 (el tiempo ideal sería cuando los fotones se acercan mucho al 4, justo antes de la doble rendija como se esperaba de sus relojes sincronizados y la distancia conocida), mide la polarización de sus fotones, la el entrelazamiento se rompe antes de que los fotones de Bob lleguen a la doble rendija en el paso 4. Por lo tanto, el fotón tendrá una polarización conocida, pero eso no interfiere con la presentación del patrón de interferencia típico como debería hacerlo un fotón polarizado no entrelazado".

Como ya les expliqué en algunos comentarios sobre la pregunta anterior sobre el borrador cuántico de elección retardada, el entrelazamiento no puede "romperse" de una manera que haga que Bob vea un patrón de interferencia en el patrón total de fotones de señal. Cuando tiene fotones entrelazados, las mediciones en un miembro del par no pueden decirle nada sobre si el otro miembro ha sido medido o no .

Para expresar esto un poco más formalmente, etiquete el par de fotones entrelazados a y b , con a siendo el fotón enviado a Alice y b siendo el enviado a Bob. Bob quiere saber la probabilidad de que cuando mide b , obtendrá algún resultado B --llamemos a esta probabilidad PAG ( B ) . Ahora considere dos escenarios, definidos por las declaraciones en negrita:

  1. Cuando Bob mide b , Alice aún no ha medido a . Por lo tanto, de acuerdo con el formalismo cuántico, debemos tratar la medición de Bob como el colapso de la función de onda de 2 partículas entrelazadas; cuando se mide solo un elemento de un sistema entrelazado, creo que el procedimiento es calcular una "matriz de densidad reducida" para ese elemento, que se puede usar para dar la probabilidad de diferentes resultados de medición para ese elemento solo, sin conocimiento de ninguna medición en los otros elementos del sistema entrelazado. Usando este método, calculamos la probabilidad PAG 1 ( B ) , la probabilidad de que Bob obtenga el resultado B dado que estamos tratando con el escenario 1 donde Alice aún no midió su partícula.

  2. Cuando Bob mide b , Alice ya ha medido a . Por ejemplo, digamos que la medida de Alice es una que puede tener solo dos resultados posibles, A + y A (como ver si el fotón pasa a través de un polarizador en una orientación determinada). Cualquier resultado colapsará la función de onda de una manera diferente, con diferentes probabilidades de que Bob obtenga el resultado. B dada la nueva función de onda determinada por la medida de Alice, la probabilidad condicional de que Bob obtenga B dado que Alice consiguió A + Se puede escribir como PAG ( B | A + ) , y la probabilidad condicional de que Bob obtenga B dado que Alice consiguió A Se puede escribir como PAG ( B | A ) . Por tanto, la probabilidad total PAG 2 ( B ) que Bob obtiene resultado B , dado solo el hecho de que estamos tratando con el escenario 2 pero sin saber qué resultado específico obtuvo Alice, debe ser PAG 2 ( B ) = PAG ( B | A + ) PAG ( A + ) + PAG ( B | A ) PAG ( A ) , dónde PAG ( A + ) y PAG ( A ) se puede calcular tomando la matriz de densidad reducida para a usando la función de onda entrelazada original, como lo que se hizo para b en el escenario 1 (ya que aquí es a que se mide primero).

Entonces, mi declaración anterior: "Cuando tienes fotones entrelazados, las medidas en un miembro del par no pueden decirte nada sobre si el otro miembro ha sido medido o no ", simplemente se reduciría a la declaración de que PAG 1 ( B ) = PAG 2 ( B ) en esta situación, independientemente de cualquier otro detalle específico del experimento. Por lo tanto, si Bob no vería un patrón de interferencia en la colección total de fotones de señal en el escenario 1 donde él mide primero, tampoco lo verá en el escenario 2 donde Alice midió primero. No puedo darle una prueba de esto ya que aún no he estudiado los detalles técnicos del uso de matrices de densidad reducida, pero si esto no fuera cierto, sería posible que Alice le comunicara información a Bob eligiendo si o no. medir su partícula antes del tiempo programado para medir la suya, y esto se ha demostrado teóricamente imposible en QM, consulte el teorema de no comunicación .

Su configuración con la idea de comunicar FTL es impresionante, pero siempre hay una indeterminación cuántica que interfiere cada vez que se intenta FTL. Aquí, en su configuración con polarizadores, no importa lo que Alice haga con su fotón entrelazado, nunca dará un patrón de interferencia en el extremo de Bobs. Sin duda, Alice puede hacer que bob sea un patrón sin interferencia midiendo sus fotones entrelazados con un polarizador vertical o un polarizador horizontal, pero incluso cuando Alice intente hacer un patrón de interferencia midiendo sus fotones entrelazados con un polarizador de +45° o -45 ° polarizador todavía forma un patrón de no interferencia en el extremo de Bobs. Cuando Alice mide sus fotones entrelazados con un polarizador de 45°, y ese fotón polarizado a -45° atraviesa la doble rendija de bobs y forma un patrón de interferencia, pero ahora estará desfasado en 180°, exactamente conjugado con el patrón de interferencia anterior, y todos los fotones polarizados en diagonal (+45° y -45° fotones polarizados) colectivamente harán que el patrón de interferencia desaparezca y no deje ningún rastro para que Bob distinga entre cuál es un patrón de interferencia y cuál no es un patrón de interferencia. Por lo tanto, pase lo que pase por esta configuración, Alice y Bob nunca podrán comunicarse más rápido que la luz. y todos los fotones polarizados en diagonal (+45° y -45° fotones polarizados) colectivamente harán que el patrón de interferencia desaparezca y no deje ningún rastro para que bob distinga entre cuál es un patrón de interferencia y cuál no es un patrón de interferencia. Por lo tanto, pase lo que pase por esta configuración, Alice y Bob nunca podrán comunicarse más rápido que la luz. y todos los fotones polarizados en diagonal (+45° y -45° fotones polarizados) colectivamente harán que el patrón de interferencia desaparezca y no deje ningún rastro para que bob distinga entre cuál es un patrón de interferencia y cuál no es un patrón de interferencia. Por lo tanto, pase lo que pase por esta configuración, Alice y Bob nunca podrán comunicarse más rápido que la luz.

Tenga en cuenta el dicho de Dirac "una partícula interfiere solo consigo misma" (no estoy seguro acerca de la palabra "partícula", puede ser que haya dicho "fotón").

La polarización del fotón de Bob no es relevante aquí. Ya sea polarizado verticalmente o polarizado horizontalmente, las franjas caerán en los mismos lugares, porque a un fotón no le importa la polarización del otro. El elemento que juega aquí un papel en la interferencia es la diferencia de longitud de trayectoria entre los rayos de las dos rendijas. Eso, siempre y cuando no molestes al fotón en su camino desde las rendijas.

Sin embargo, si introduce la distinción entre los dos caminos, el cuadro se volverá aleatorio. Admita que Alice mide la polarización xy. Entonces, el fotón de Bob viene a veces de la rendija superior ya veces de la inferior. Lo siento, no leí toda su propuesta porque veo una falla desde el principio. Tal vez lo corrijas.

Ninguna comunicación FTL es una ley de nuestro universo .

Realmente espero haber ayudado.

Quien haya colocado un -1 en esta respuesta, por favor dé una explicación. La respuesta es correcta, y si no se entiende, puede hacer una pregunta. No es mi culpa que el universo esté construido como está construido, y no según nuestros deseos.
¿Qué es OP? No entiendo.
OP=Cartel original.