Si la clonación cuántica fuera posible, ¿el entrelazamiento permitiría una comunicación más rápida que la luz?

Imagina que Alice y Bob comparten un estado de Bell:

Tenga en cuenta que este estado se ve así en el$X$base:

Como sabes, si Alice mide su qubit en el$Z$base, y obtiene$|0\rangle$o$|1\rangle$, el qubit de Bob también colapsará en el estado correspondiente. Por otro lado, si ella lo mide en$X$base, el qubit de Bob también colapsará a un estado en el$X$base.

Ahora, imagine que Alice y Bob se han mudado a extremos opuestos de la Vía Láctea, y Bob ha hecho mil millones de copias de su qubit. Normalmente, Bob no podría distinguir en qué base Alice ha medido su qubit, pero ahora Bob puede medir la mitad de sus qubits en el$Z$base y la otra mitad en el$X$base. La mitad que concuerda muestra la base en la que Alice ha medido su qubit. Por lo tanto, suponiendo que era posible clonar estados cuánticos arbitrarios, Alice podría enviar instantáneamente un poco de información a Bob en el otro extremo del universo.

He ideado una forma de enviar teóricamente 1 bit clásico de información FTL usando 400 pares entrelazados y 83% de copias de fidelidad. Supera 5 sigma.

Ya está algo optimizado, pero estoy seguro de que puedo reducir ese número 400. Digamos que Alicia quiere enviar un “1” clásico. Mide su mitad de 400 pares entrelazados. O puede enviar un “0” clásico, simplemente sin hacer nada (o está muerta).

Justo después, Bob hace dos copias imperfectas de cada uno. Cada nueva copia tendrá un 83,333% de fidelidad (5/6). Si hace 20 grupos de 20 y promedia cada grupo, y luego saca el promedio de los promedios, tiene su respuesta 5 sigma.

(5/6) × (5/6) = (25/36)

Así que a mitad de camino entre la mitad es (43/72) o ~0.597222...

Si obtiene un número más alto, Alice envía un 1

Si obtiene un número más bajo, Alice envió un 0, o está muerta, o dormida, o se olvidó, etc. Un canal secundario "está enviando" resolvería esto.

Y, por supuesto, se podrían usar dos canales adicionales para que Bob envíe información a Alice. Un esquema de dúplex completo también podría reducir significativamente la relación 400:1, así como la verificación, etc.

Una optimización adicional sería usar la mediana en lugar del promedio.

Por cierto, esto también permitiría enviar información hacia atrás en el tiempo utilizando qubits en lugar de partículas como fotones o electrones. ¡Voila! ¡La primera máquina del tiempo del mundo! Por supuesto, en este momento T2, o tiempo de coherencia, es solo del orden de ~ 1 milisegundo. Pero ese número aumenta por un factor de 1000 cada 10 años, similar a la ley de Moore. Entonces, para 2035, deberíamos poder enviar información ~ 1,000 segundos atrás en el tiempo. Tiempo suficiente para comprar un billete de lotería o evacuar un pequeño edificio.

Solo recuerda que todo es posible. Solíamos pensar que el vuelo más pesado que el aire de los humanos era imposible; enviar voz a través de un cable, etc.

Y enviar información más rápido que la luz o retroceder en el tiempo podría crear algunas paradojas muy extrañas o algo peor. Pero ese es tu problema no el mio ;)

Con amor, Brandon Penzkover

PD: Antes de que todos se me abalanzan sobre el problema de la base de medición, recuerde que se trata de un protocolo de red. Bob y Alice tendrían que ponerse de acuerdo sobre muchas cosas antes de tiempo, por lo que, por supuesto, elegirían un ángulo arbitrario y lo seguirían. Incluso podrías usar un giroscopio simple. No es así como yo lo haría, y estoy de acuerdo en que no es un punto trivial, es fácil de superar de varias maneras.

Otro problema que la gente podría preguntarse es qué pasa con la seguridad. ¿Qué pasa si Charles (o Chuck, o Eve) quiere escuchar la conversación? ¡Yo digo que los dejen al principio al menos! Por favor, ¿podemos construir la cosa y preocuparnos por eso más tarde? O ni siquiera en absoluto. Se trata de comunicación cuántica, no de encriptación cuántica. Hay muchas otras personas trabajando en ese tema diferente pero relacionado.