¿Qué cuenta como información?

¿Qué cuenta como información ? Por ejemplo, en el experimento EPR, ¿por qué una partícula entrelazada conoce instantáneamente el estado de la otra y no cuenta como 'información'?

Editar

Después de una discusión en los comentarios a la respuesta de giulio bullsaver, he decidido resumir cuál es mi principal confusión:

Alice y Bob están reducidos al nivel cuántico* por lo que tienen propiedades análogas a las de un electrón. También están enredados, por lo que Bob siempre pasará al estado opuesto al de Alice.

Alice vuela a un dispositivo de medición clásico METRO A y Bob a otro dispositivo de medición clásico METRO B .

estado de Alicia, | + ⟩ o | − ⟩ , se mide primero con resultado | + ⟩ (decir). Debido a las desigualdades de Bell, no hay variables ocultas locales, por lo que Alice debe decidir en el punto de medición (y no antes) en qué estado va a entrar.

Bob se mide a tiempo ** t después de Alice pero tiene que medirse en un estado opuesto a Alice (debido al enredo), es decir | − ⟩ . Por lo tanto, Bob debe saber (en el punto de medición) en qué estado Alice decidió entrar para que él pueda pasar al estado opuesto.

Por lo tanto, la 'información' del estado de Alice debe transferirse a Bob más rápido que la velocidad de la luz. Negar esta afirmación estaría en contradicción con el experimento de Aspect.

* Ignorando los aspectos prácticos

**diseñado para que los dos eventos de medición estén separados por un intervalo similar a un espacio.

Creo que la respuesta más amplia que puedo dar es "es imposible diseñar un experimento de tal manera que el experimentador pueda decir que algo ha cambiado", pero creo que alguien tendrá una mejor explicación de la información cuántica, así que dejo esto como un comentario hasta que lo consiga. alrededor de expandirlo.
El "ignorar los aspectos prácticos" no es válido: si reduce a Alice y Bob al nivel cuántico, no hay un estado de "Alice" o "Bob" en el sistema "Alice and Bob", de eso se trata precisamente el entrelazamiento: La falta de estados bien definidos de los subsistemas para un estado entrelazado del sistema combinado. Sin embargo, su argumento para que la información se transmita se basa de manera crucial en la existencia de tales estados.
@ACuriousMind Permítanme expresarlo de otra manera. Tenemos un estado entrelazado (entonces 'Alice y Bob' en lugar de los dos estados 'Alice' y 'Bob') y luego información del colapso de la función de onda (que ocurre debido a un evento en METRO A ) debe pasarse a la parte de la función de onda en METRO B instantáneamente, entonces creo que el resto de mi argumento debería sostenerse.
No hay "partes de la función de onda". Solo hay un estado cuántico (en este caso manifiestamente no local). Me parece que su pregunta en realidad no tiene nada que ver con el entrelazamiento: tome un fotón y dispárelo a un divisor de haz. Tiene alguna posibilidad de pasar y alguna posibilidad de ser desviada: la función de onda aquí también se "divide en dos partes" que viajan en diferentes direcciones, y la (no) detección detrás del divisor también colapsa "la otra parte". Le preocupa cómo "la otra parte sabe cuándo/dónde colapsar", ¿verdad?
@ACuriousMind ¡Bien podría ser eso! (de hecho, técnicamente, mi pregunta no tiene nada que ver con el enredo, tiene que ver con la información) y el punto que planteó sobre la 'otra parte saber cuándo / dónde colapsar' me sorprende que se debe transferir cierta información de una 'parte' de la función de onda a 'otra'.
@Joseph: escribió "así que Alice debe decidir en el punto de medición (y no antes) en qué estado va a entrar": es falso, Alice no puede seleccionar un estado . Por eso no podemos hablar de información.

Respuestas (6)

La partícula no sabe nada. La información es lo que nosotros (físicos, experimentadores) podemos comunicar a otra persona. Pregúntese: ¿qué puede A hacer, compartiendo un par EPR con B , contar algo (digamos 0 o 1 ) a su amigo B después de que se hayan separado (pero aún compartiendo a distancia el par EPR), de manera superlumínica?

Comprenderá que la respuesta es "nada", y que el par EPR es para este propósito tan útil como compartir un par de guantes ( A tiene el izquierdo o el derecho, B tiene el otro y ninguno de ellos sabe quién tiene qué cuando se dejan). En lo que respecta a la localidad, el par EPR y los guantes son iguales, por lo que estará de acuerdo conmigo (ya que ninguno ha publicado un protocolo de transferencia de información superlumínica basado en un par de guantes) en que el entrelazamiento está bien con la relatividad.

La diferencia entre EPR y guantes es solo cuantitativa, el EPR permite un poco más de correlación (ver Desigualdades de Bell) y dado que Nature también lo permite (ver el experimento de Alain Aspect), el EPR es mucho más realista que una descripción basada en variables ocultas ( es decir, situación similar a guantes).

Solo otro comentario, que he encontrado muy útil, no piense en la función de onda como "algo que realmente está ahí" para que un colapso instantáneo de ella pueda parecer una violación de la localidad (cuando B medir su qubit hace colapsar toda la función de onda...). La función de onda es una herramienta matemática para predecir probabilidades, las probabilidades son lo único que "realmente está ahí" ya que las vemos en los experimentos. Y te darás cuenta, B no puede cambiar las probabilidades de A la medida de .

Consulte también el blog del marco de referencia para obtener publicaciones muy interesantes sobre este tema.

EDITAR -

Creo que el punto de nuestro desacuerdo es que te apegas a un punto de vista en el que la partícula "elige" un estado después de medirse, por lo que te parece que las dos partículas tienen que intercambiar "información" para dar una respuesta coherente (correlacionada). cuando se mide. Por lo tanto, se ve una diferencia sustancial con el caso clásico de los guantes, donde ya sabían lo que estaban (aunque los portadores de guantes no lo sabían). Esto es lo que creo que piensas, pero corrígeme si me equivoco.

Ahora, me parece que tal POV es un vestigio del llamado “realismo” de la mecánica clásica, es decir, que cualquier observable físico tiene un valor definido en cualquier momento. Esto supone una separación entre lo que sabemos los experimentadores y lo que sabe la partícula. Entonces, para el caso de los guantes, no sabemos qué guante es, pero el "guante" se conoce a sí mismo y, por lo tanto, no hay comunicación FTL entre ellos a pesar de la misma correlación perfecta similar al espacio (citando su último comentario).

En QM, por supuesto, el realismo no existe (como han demostrado las desigualdades de Bell), por lo que las consideraciones anteriores deben cambiarse: nadie, ni siquiera "la partícula", sabe cuál será el resultado de una medición. Tal cambio de paradigma requiere fijar cierta terminología y límites sobre lo que es "físico" y lo que no lo es. El contenido físico de QM son las probabilidades de medición, que nosotros, los experimentadores, podemos predecir y observar, nada más. Esta es una idea profundamente arraigada en cualquier teoría de QM que tengamos sobre el mundo. Cualquier cálculo u objeto diferente que conduzca a las mismas probabilidades puede considerarse "redundante", "no físico". Por ejemplo, en QFT el hecho de que no hay un marco de referencia inercial privilegiado se codifica en el hecho de que realizar una transformación de Poincarè corresponde a actuar sobre estados con un operador (anti-)unitario, eso deja sin cambios las probabilidades. En resumen: "nosotros" somos los experimentadores, de un sistema QM dado solo podemos predecir y observar probabilidades y nada más, y la causalidad debe estar de acuerdo con este hecho (y nada más).

Dicho esto, los invito a repensar la experiencia EPR desde este POV, donde las probabilidades juegan un papel central. Lo único que aparece como "no local" es que cuando A mide su partícula cambia instantáneamente la función de onda total de las dos partículas, de | mi PAGS R ⟩ a | 0 ⟩ | 1 ⟩ (si A obtiene 0 , | mi PAGS R ⟩ es el par entrelazado habitual). Aparece como no local ya que la función de onda total involucra tanto A 'arena B 's partículas y están separadas como el espacio. Pero la función de onda no es el verdadero contenido físico de QM, solo las probabilidades lo son. Y A no puede cambiar ninguno de B las probabilidades observadas, por lo que de ninguna manera A puede cambiar la física que B Va a experimentar.

Dices 'La partícula no sabe nada'. Pero sabe en qué estado se encuentra la otra partícula instantáneamente. De acuerdo, no está conscientemente pensando en esto, pero tiene que saberlo, de lo contrario no veríamos los resultados que obtenemos.
Ok, pero no es lo que se entiende por "información", podemos decir que la función de onda contiene información sobre el estado de un sistema y, por lo tanto, un proceso de medición, cambiando la función de onda, cambia la información al respecto. Esta es una declaración completamente razonable (pero no es el enfoque en la situación EPR). Lo que queremos decir con "información" en una experiencia EPR es algo conocido por SOLO UNO de los dos experimentadores que debe transferirse al otro. Y el punto es que no hay paradoja, el enredo no te ayuda de ninguna manera a hacerlo de una manera superlumínica.
Tal vez podría serle útil saber que, si calcula la traza parcial \rho_A = Tr_B[\rho], el resultado es el mismo sin importar si B ya ha realizado una medición (siempre que B no conozca el resultado). , como debe ser, por supuesto).
Entonces, aunque el estado bipartito completo cambia después de la medición de B, en lo que respecta a cualquier cosa que A pueda medir (con probabilidades completamente descritas por \rho_A), nada cambia. Así que trate de no pensar que "B ha encontrado 1, así que ahora la partícula de A es 0", piense que "desde el punto de vista de A, B puede haber encontrado 1 y la partícula de A está en 0 O B puede haber encontrado 0 y la partícula de A está en 1". Pero A tiene la misma información sobre su partícula que tenía antes de una medición hipotética de B.
Por el contrario, B, después de su medición, sabe exactamente qué encontrará A si él también mide, pero no tiene manera de utilizar este hecho para comunicarle algo a A. Está en la misma situación en la que habría estado si compartieran un par de guantes: B mira su guante y descubre que es el izquierdo, por lo que instantáneamente sabe que A tiene el derecho. Pero buena suerte al usar esto para comunicarle cualquier cosa :)
Gracias por esto, pero ¿por qué le damos al 'experimentador' un papel tan especial? Podríamos decir que las partículas son los 'experimentadores' y luego un 'experimentador' obtendría información conocida solo por el otro (es decir, el estado en el que terminó), más rápido que la velocidad de la luz.
@Joseph: "Nosotros" no le estamos dando al experimentador un papel especial, solo las personas que tienen la intuición física incorrecta lo están haciendo. Al igual que con muchas cosas en la vida que son complicadas, los humanos tienen una tendencia a simplificar demasiado los hechos y a tomar las figuras del lenguaje literalmente. Esto no es diferente en la física. Estás, por ejemplo, hablando de partículas. No existe tal cosa como una partícula en una ontología física bien definida, por lo que ni siquiera puedo entender lo que quiere decir con "las partículas son los experimentadores". Para mí, como físico, esa oración simplemente no tiene un significado lógico útil.
@CuriousOne concedido, entonces, ¿cuál es la intuición correcta? (Ah, y sé que 'partícula' no tiene un significado real en física, es solo la palabra más conveniente para usar en este contexto).
@Joseph: La mejor ontología que tenemos actualmente es que hay un campo cuántico (o una colección del mismo en la aproximación de baja energía). Eso te permite dejar de lado todas estas distinciones completamente artificiales entre "aquí" y "allí" y "experimentador", "experimento" y "universo". Todo es un universo cuantizado y nosotros solo somos parte de él. De esa manera, podemos descartar todas las demandas que tiene que factorizar mágicamente a lo largo de las líneas que los seres químicos en la escala de 1m/1s pueden fácilmente "grockear".
@CuriousOne: Espera un segundo, no hay problema de idioma aquí: las partículas podrían ser absolutamente "los experimentadores", pero no cambiaría nada sobre lo que saben (como dices, la física es objetiva pero el lenguaje no lo es). La partícula B conoce el estado de la partícula As sin tener que comunicarse con ellos, porque la partícula B conoce su propio estado. Además, "un campo cuántico" solo se aplica a un subconjunto de interacciones conocidas de todos modos (es decir, no a la gravedad), por lo que la ontología no puede ser correcta.
@levitorph: No hay partículas en las teorías cuánticas autoconsistentes, sin importar cuántas veces se repita esa no secuencia, y con eso, todas las conclusiones lógicas que está tratando de sacar de su comportamiento potencial no son válidas.
@CuriousOne Creo que mi argumento es independiente de lo que estamos considerando (partículas, campos cuánticos, etc.) Algo se comunica a una parte del espacio más rápido que la velocidad de la luz a otra parte del espacio.
@Joseph: la correlación no existe hasta que se llevan a cabo dos experimentos clásicos en el estado entrelazado y hasta que los dos experimentos clásicos intercambian información a la velocidad de la luz.
@CuriousOne Absolutamente, la correlación no existe hasta que la mides, pero no estoy tan seguro de tu segundo punto. Digamos que tenemos dos experimentadores A y B separados por 1 año luz, miden dos partículas entrelazadas en una separación de tiempo de 1s y escriben sus resultados en una hoja de papel. Hay una correlación entre lo que han escrito, aunque ellos mismos no lo sepan. ¡No debe ocurrir ningún intercambio de resultados de un experimento a otro para que exista una correlación real!
Piense en la misma situación con los guantes: todavía habrá una correlación, ¿verdad? Pero, ¿estás de acuerdo conmigo en que no está en contraste con la localidad? La correlación surge del hecho de que ambos están (en el momento de la medición) en el cono futuro del evento espacio-temporal donde las dos partículas (o guantes) se enredaron (emparejaron). Pero esto no significa que alguna información haya viajado FTL. La correlación a distancia no está en contraste con la relatividad. (La correlación en los resultados del experimento no interfiere con la causalidad)
@Joseph: la correlación es el resultado del cálculo final que realiza en los datos medidos, que requiere, al menos, un intercambio a la velocidad de la luz para llevarlos al mismo punto del espacio-tiempo. Sí, puedo escribir algo en un papel aquí y alguien escribe algo en un papel en Alpha Centauri. ¿Las dos partes constituyen información? ¿Son incluso simultáneos? No. Solo son simultáneos para un observador especial y no son causales. ¡Bienvenido al mundo extraño o la relatividad!
@giuliobullsaver En contraste con la analogía del guante, las partículas solo deciden en qué estado (o 'guante') están cuando están fuera del cono futuro de cada uno. ¡¿El experimento de Aspect mostró esto, creo?! Es esta información del 'estado' la que tiene que pasar más rápido que la luz.
@CuriousOne Consulte la edición que hice en la pregunta.

Porque tienen menos información de la que imaginas. No tienen fragmentos separados de información que los describan que de alguna manera se "transportan" entre ellos. Desde un punto de vista de información, son solo una partícula hasta que se miden y luego adquieren información separada pero relacionada que describe cada una por separado.

"La frase "partícula enredada conociendo instantáneamente..." es una forma cruda de entender los fenómenos. Considere un estado enredado compartido entre Alice y Bob dado por

| ψ ⟩ A B = 1 2 ( | z + ⟩ A | z − ⟩ B − | z − ⟩ A | z + ⟩ B )
Alice puede medir el giro de su partícula en cualquier dirección. Luego, el estado de Bob se reducirá a un estado completamente mixto correspondiente a la base en la que Alice midió su giro. Por ejemplo, si Alicia midió el giro a lo largo X El estado del eje Bob se convertirá en
ρ B = 1 2 ( | X + ⟩ ⟨ X + | + | X − ⟩ ⟨ X − | )
De manera similar, si Alice mide su giro a lo largo z El estado del eje Bob se reducirá a un estado completamente mixto en z base. Por lo tanto, aunque tenemos mezclas de 2 diferentes tipos no hay diferencia objetiva entre ellos. Lo que significa que no se puede diseñar ningún experimento para distinguir entre estados completamente mixtos en dos bases diferentes (consecuencia del teorema GHJW). Por lo tanto, Bob no puede obtener ninguna información sobre si Alice realmente midió su partícula o no. Aunque el estado compartido entre Alice y Bob colapsa después de la medición de Alice, Bob no puede obtener ninguna información al respecto. Por lo tanto, la información en este ejemplo o en el ejemplo EPR no es una información utilizable.

EDITAR:

Deja que Alice y Bob compartan 2 norte copias del estado entrelazado. Alice midió el giro en σ X dirección para las n copias y obtener | + ⟩ o | − ⟩ como resultado. Es cierto que el estado de Bob se reducirá a | − ⟩ o | + ⟩ respectivamente, que es realmente un estado mixto de | − ⟩ y | + ⟩ . Ahora supongamos que Alice mide en σ z dirección para el resto 2 norte copia el estado de Bob y obtiene | ↑ ⟩ o | ↓ ⟩ entonces el estado de Bob se reducirá a | ↓ ⟩ o | ↑ ⟩ respectivamente (de nuevo un estado mixto de | ↓ ⟩ y | ↑ ⟩ ) . Ahora bien, si Alice no envía el resultado de su experimento o la información sobre qué base ha realizado la medición, Bob no puede distinguir estadísticamente entre estos dos estados mixtos (consecuencia del teorema GHJW), es decir, Bob no puede realizar ningún tipo de medición que distinga estos estados mixtos. en X y z dirección. Porque los resultados de la medición son propiedad estadística. Por lo tanto, aunque parece que el estado de Bob ha cambiado más rápido que la luz, Bob no puede extraer ninguna información de su estado.

En esta respuesta nos ceñiremos totalmente a la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica.

  1. Antes de medir el sistema, no hay nada físico (una consecuencia de que el realismo no juega un papel bajo esta interpretación). Solo existe nuestra descripción matemática, no física, del posible resultado de la medición llamada función de onda.
  2. En la medición , se hace que el sistema exista de una manera física. Y se crea en uno de los estados propios bajo los cuales estamos midiendo.
  3. El sistema nunca ha estado en otro estado (ya que no existía antes de ser medido).
  4. Por lo tanto, no hay necesidad de que una 'partícula' le diga a la otra en qué estado se encuentra porque solo hay un estado que es físico.

Una forma de verlo es la siguiente:

Supongamos que en el experimento EPR, una partícula entrelazada que conoce instantáneamente el estado de la otra no cuenta como 'información'. Esta suposición implica automáticamente que la información se ha transferido de un punto a otro. Por lo tanto, tiene velocidad.

Ahora, considerando el experimento EPR y dos partes involucradas. Alice hace una medida A y Bob hace la medida B. Sin pérdida de generalidad, suponga que Alice mide A primero y luego Bob mide. Según nuestra suposición, el resultado de Alice determina el resultado de la medición de Bob. Por lo tanto, obtenemos una relación causa-efecto. Sin embargo, esta relación se mantiene en el marco de referencia actual. Uno podría cambiar a algún marco de referencia privilegiado donde la medición de B ocurre antes que A y luego obtenemos que el efecto determina la causa. Al realizar el experimento determinado, se puede ver en la segunda referencia a continuación, suponiendo que el viaje de la información, uno podría lograr el límite inferior para que la "velocidad de la información cuántica" sea 10 6 C , dónde C es la velocidad de la luz.

Uno podría echar un vistazo a los siguientes documentos para aprender más sobre el tema:

Prueba de acción espeluznante a distancia D. Salart, A. Baas, C. Branciard, N. Gisin, H. Zbinden http://arxiv.org/abs/0808.3316

y

"Prueba experimental del colapso del estado cuántico relativista con marcos de referencia móviles" H. Zbinden, J. Brendel, W. Tittel, N. Gisin http://arxiv.org/abs/quant-ph/0002031

El entrelazamiento cuenta como información. Por ejemplo, en el experimento EPR, una partícula entrelazada "conoce" el estado de la otra, porque los humanos tendemos a llamar al entrelazamiento "saber" o "información".

Después de haber medido una partícula, "sabes algo sobre la partícula". En otras palabras: después de haber medido una partícula, tú y la partícula están entrelazados.

Cuando "sabes" algo sobre una partícula, significa que si se examina tu idea sobre el estado de la partícula, y se examina el estado de la partícula, se encontrará que tu idea sobre el estado de la partícula corresponde a la estado de la partícula, porque existe ese tipo de enredo entre tú y la partícula.

¿Por qué decimos que una partícula entrelazada que conoce instantáneamente el estado de la otra no es información? Lo decimos por varias razones, muy a menudo es un intento de aclarar a alguien que sueña con una comunicación más rápida que la luz.

considera que puedes reemplazar cualquier observador por un detector. El único observador restante registrará la respuesta a la pregunta. En este caso, ¿estará este observador enredado con un enredo (como resultados estadísticos observados)?
¿Qué cuenta como información?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v