Hologramas y entrelazamiento: ¿La grabación de una señal entrelazada en un holograma “observa” el estado entrelazado?

Supongamos que tengo dos fotones$A$y$B$, que están enredados.

Como me han explicado, el entrelazamiento funciona más o menos de la siguiente manera:

observo o mido$A$, y encontrar$A=S_a$, dónde$S_a$es algún estado.

A continuación, mido$B$exactamente de la misma manera, y encontrar$B = S_a$también.

Sin embargo, si vuelvo a medir$A$en el instante después de medir$B$, encontraré que el estado de$A$se ha vuelto estocástico una vez más.

Tal como lo entiendo, el cifrado basado en cuántica funciona de la siguiente manera: enredo un conjunto de fotones entre sí en una correspondencia uno a uno y en correspondencia tal que$\mathbf{A}$y$\mathbf{B}$consisten en fotones a cada lado de la correspondencia, y$f(\mathbf{A}): \mathbf{A} \rightarrow \mathbf{B}$Juntos con$f^{-1}$define el enredo.

Observo todos los fotones en$\mathbf{A}$, y enviar todos los fotones en$\mathbf{A}$y$\mathbf{B}$como sigue:$\mathbf{A}$precede$\mathbf{B}$.

Si alguien recibe el mensaje, primero leerá los estados del$A$fotones laterales, y luego observe el$B$fotones laterales. Dado que el estado global entrelazado todavía existe en este punto, observarán una correlación (no creo que sea perfecta después de la transmisión, pero sí estadísticamente significativa) entre el$\mathbf{A}$lado y el$\mathbf{B}$fotones laterales.

Sin embargo, teniendo en cuenta el estado de la$\mathbf{B}$los fotones laterales colapsarán el estado entrelazado global, y la correlación entre$\mathbf{A}$lado y$\mathbf{B}$los fotones laterales se desvanecerán para el próximo observador.

Por lo tanto, si uno intercepta el mensaje, el destinatario sabrá si fue interceptado; esto aparentemente cuenta incluso para las copias de la información.

La pregunta es la siguiente: supongamos que divido la señal y la paso a través de una doble rendija (como sustituto de lo que realmente se hace en una transformada óptica de Fourier) o algún otro mecanismo para convertir la señal de un estado coherente a una onda difractada. estado (apretado).

Luego, grabo la señal en un holograma colocado inmediatamente detrás del dispositivo que realiza la transformada óptica de Fourier (como se explica en la respuesta aquí ).

Dado que una transformada óptica de Fourier es posible y reversible, el estado guardado en el holograma debe (?) estar en un estado de onda, frente a un estado de partícula.

Luego, espero una o dos semanas y vuelvo a reproducir el mensaje grabado con el estado de onda exacto de los encabezados enredados originales conservados a través de la transformación e intento descifrarlo.

¿Se ha omitido el encabezado de cifrado que detecta la intercepción?

¿O el registro de los datos en el holograma colapsa el enredo?

Como seguimiento (y dispuesto a publicar una nueva pregunta), si el enredo se derrumba, ¿no habría un cambio físico en el holograma que requeriría energía para lograrlo?

Por otro lado, si la grabación en el holograma cuenta como una observación, y nunca es necesario que haya un estado de colapso, ¿entonces se cuestiona la invertibilidad de la transformada óptica de Fourier?

¿O el holograma es capaz de hacer una copia del estado entrelazado sin destruirlo?

(En resumen: ¿qué caballo gana?)

Agregado más tarde (Se reorganizará e incorporará a la pregunta como un todo en un momento; en un teléfono celular)

Una buena referencia es el teorema de no clonación , que explica cómo no se puede copiar ningún estado cuántico aleatorio. Sin embargo, la noción de “teorema” en el contexto de un modelo utilizado para describir la realidad física no es buena.

Los teoremas sólo descansan, en última instancia, en axiomas. Entonces, la afirmación implica que hay axiomas (creencias) en el modelo científico "teoría cuántica", y eso parece extraño.

Entonces, mi pregunta es: ¿es un holograma un medio que puede ser un caso límite para el "teorema" de no clonación?

Y el razonamiento es el siguiente:

Una doble rendija difracta la luz entrante a menos que al menos la mitad se mida en un nivel de fotón individual inmediatamente detrás de la doble rendija, con lo cual no se produce difracción. — Por esta razón, planteo la hipótesis de que la doble rendija, por sí sola, no perturba un estado entrelazado

Luego, un holograma puede registrar perfectamente, a nivel de fotón individual, la salida de una doble rendija sin destruir la difracción (respuesta mencionada anteriormente); esta es una propiedad conocida utilizada en el procesamiento óptico analógico para tareas útiles.

Además, el holograma se puede usar para "revertir el tiempo" de la señal incidente a través de una doble rendija, de modo que una difracción perturbada produzca una salida coherente. Por esta razón, supuse que el holograma registra todo lo que incidió en él sin alterar su estado de onda.

Arbitrariamente, descarto la idea de un "teorema" en el dominio de una "teoría" de la física: solo tiene el peso de las matemáticas y se basa en la "creencia" de que el modelo subyacente es correcto: es decir, la autoridad de las matemáticas. los teoremas se basan absolutamente en axiomas supuestos, mientras que la autoridad de una teoría física se basa en la inducción en términos de resultados experimentales, por lo que un modelo puede ser una teoría, pero solo puede producir postulados; no es declarativo con respecto a la realidad (que es un teorema matemático). En otras palabras: la comida no viene de la tienda de comestibles.

Finalmente, la información sobre cómo se distribuyen exactamente las claves cuánticas en una configuración de criptografía cuántica está muy ofuscada por las simplificaciones de la ciencia pop, pero entiendo que la detección de si una clave se ha observado más o menos se deriva de la transferencia de estado y el teorema de no clonación. .

Arriba describí un ejemplo simple de cómo podría funcionar.

Sin ser demasiado formal con las referencias y la investigación: con respecto a la transferencia de estado, confiemos en que sucede con respecto a los QuBits al menos, y también a los fotones (debido a la propiedad de no clonación: el estado mixto es el único estado , no hay más de un resultado cuando uno mira$A$, entonces$B$), ya que la fuente de esto es un experto en la vida real en el campo.

En respuesta a la respuesta de S. Mcgrew

Supongamos que relajamos la "magia" del "entrelazamiento" al caso simple de un acoplamiento de cadena de Markov: dos procesos estocásticos, cuando se ven obligados a pasar de un estado a otro exactamente de la misma manera durante un período de tiempo suficiente (medido en transiciones de estado) para hacer que ambos procesos estocásticos tengan el mismo estado global.

Período de tiempo suficiente El número de transiciones de estado necesarias para acoplar completamente un sistema dado

Una vez que el fotón A se acopla con el fotón B, el fotón A y B compartirán el mismo estado estocástico a lo largo del tiempo si las transiciones de estado de la mecánica cuántica son deterministas, pero aproximables con probabilidad.

Esto provoca un "elemento entrelazado" observado. El acoplamiento, sin embargo, es muy sensible, y cualquier interacción con el estado subyacente del fotón modificará las probabilidades de transición en el momento de la inspección, de modo que A ya no estará acoplado con B en adelante.

Luego, en algún momento alejado de la medición de A, medimos B y observamos que B tenía el mismo estado que A (estaba acoplado y no ha habido transiciones de estado en B desde que se midió A).

Sin embargo, no medimos B y A exactamente de la misma manera, por lo que A y B ya no están acoplados después de la medición de ambos.

Cualquier "observación" necesariamente rompe el entrelazamiento al causar una transición de estado en A que es estadísticamente independiente de B.

Lidiando con el teorema de no copia, no dudo que haya mucha evidencia experimental para esta propiedad, que no he leído, así que lo dejo así: la evidencia experimental en esa escala de tamaño podría no ser capaz de probar un negativo, y no No lo veo como una razón para no probar algo simple, como la cadena de Markov, para explicar el comportamiento observado.

Con este modelo de entrelazamiento como acoplamiento (en lugar de cualquier teletransporte o acción espeluznante a distancia), parece muy posible colocar en el medio una distribución de clave cuántica mediante el uso de hologramas que registran la señal difractada (es decir, registrando la transformada óptica de Fourier). ).