Kan information överföras snabbare än c?

Jag har alltid trott att information inte kan överföras i över ljushastigheten enligt relativitetsteorin.

Men enligt denna artikel så har man lyckats "teleportera" information.

Kortfattad sammanfattning av artikeln:
Man har man ett fotonpar, låter dem avlägsnas, sedan ändrar man ena fotonens egenskaper. Den andra fotonens egenskaper ändras då direkt utan fördröjning.

Vad säger ni om detta? Kommer framtidens kommunikation bygga på denna teknik?

Kvantteleportering är ett fenomen som innebär att man "överför" ett kvantmekaniskt tillstånd genom att utnyttja sammanflätning och ett visst utbyte av information. Sammanflätning innebär att två (eller flera) system beskrivs "gemensamt" av ett kvanttillstånd; de är relaterade till varandra på så sätt att en mätning på det ena systemet bestämmer egenskaperna hos det andra oavsett hur stort fysiskt avstånd det är emellan dem. Det finns alltså en korrelation mellan mätresultaten man får från de två systemen, vilket man med lite uppfinningsrikedom kan utnyttja till en form av teleportering.

Det är viktigt att påpeka att detta inte är fråga om en transport av materia eller energi; det enda som överförs är själva kvanttillståndet. Det är inte heller fråga om att information överförs snabbare än ljuset, eftersom man för att lyckas med teleporteringen dessutom måste överföra vanlig (klassisk) information, något som måste ske långsammare än ljuset.

Det kan också vara på sin plats att förtydliga att det inte heller är frågan om att kvanttillstånd dupliceras; något som inte är möjligt eftersom det skulle innebära att kvantmekaniken inte är motsägelsefri. Det så kallade icke-kloningsteoremet säger att det inte är möjligt att skapa en kopia av ett godtyckligt kvanttillstånd; om man kunde göra det skulle man nämligen känna till både läge och rörelsemängd hos ifrågavarande system, vilket trotsar Heisenbergs obestämbarhetsrelation. Duplicering och sammanflätning är alltså skilda saker.

Det som händer när man genomför kvantteleportering är att tillståndet hos den partikel man vill teleportera överförs genom en sinnrik metod till en "målpartikel". När målpartikeln hamnat i det kvanttillstånd som den ursprungliga partikeln hade, kommer den ursprungliga partikeln p.g.a. icke-kloningsteoremet att gå över i ett annat tillstånd. Vad som alltså hänt är att man låtit målpartikeln gå över i det kvanttillstånd den ursprungliga partikeln hade från början. Eftersom alla elementarpartiklar har absolut identiska egenskaper (det är inte möjligt ens i princip att skilja dem åt), är den resulterande målpartikeln densamma som den ursprungliga partikeln. Man kan också se det som att partikeln spöklikt förflyttats över tomma rummet utan att ha färdats genom det. Om man har en partikel A i tillstånd |1> och sedan överför detta tillstånd till en partikel B, så kommer partikel B efter den processen per definition att vara partikel A i tillstånd |1>.

Vad gäller teleportering av makroskopiska objekt som t.ex. människor, så är det nog något som kommer att fortsätta vara en framtidsfantasi ett bra tag till. Ett föremål som består av i storleksordningen 10^24 partiklar, innehåller en ofantlig mängd information som ska överföras. Sedan har vi också problemet med dekoherens, d.v.s. att föremålet man vill teleportera växelverkar med omgivningen, Detta leder till att de individuella partiklarnas ytterst känsliga sammanflätade kvanttillstånd (som är nödvändiga för att teleporteringen skall fungera) störs. Hur man skall bära sig åt för att lösa ett sådant monumentalt problem är en riktig utmaning.

Först och främst, så var det en intressant läsning. Men jag undrar lite..
Har kommenterat i oordning. Försöker kommentera det så att det låter resonabelt nämligen.

Varför?

Men detta kvanttillstånd. Överförs det snabbare än ljuset? I sådana fall så borde det ju gå att överföra "information" snabbare än ljusets hastighet.

Jag anser detta då ett kvanttillstånd borde i princip kunna stå för för något. Precis som ettor och nollor i datorvärlden. Om man då genom för en lång serie utav dessa i en snabb följd så borde det därigenom också gå att överföra information, t.ex. i from av en lång serie ettor och nollor.


Eller har jag missförståt det? Tekniken låter väldigt intressant åtminstone :) Liksom denna "diskussion" :)

Att informationsöverföringen måste ske långsammare än ljuset är en grundläggande naturlag som uttrycks i Einsteins relativitetsteori, men det var kanske nödvändigheten av en klassisk informationskanal du undrade över? För att skapa ett partikelpar med ett sammanflätat kvanttillstånd måste de först växelverka med varandra. Därefter kan man skilja dem åt och kanske låta den ena vara på jorden och den andra på Mars. Detta kan dock ske högst med ljusfarten.

Vi tänker oss att vi har ett par av sammanflätade partiklar: jag har en på jorden och du har en på Mars. Partiklarnas spinn är korrelerade genom sammanflätningen så att de alltid är riktade åt olika håll. När jag mäter på min partikel, finner jag kanske att den har spinn ned. "Aha", inser jag, "det innebär att prigas kommer att mäta spinn upp på sin partikel", vilket du också gör. Men för att vi ska kunna jämföra våra resultat måste vi utbyta information den gamla vanliga vägen (brev, telefon, ljussignaler el.dyl.), vilket inte kan ske snabbare än ljuset. Innan en mätning genomförts har partiklarna inget väldefinierat spinn; de enskilda partiklarna befinner sig i en superposition av de möjliga utfallen. Men när man mäter "tvingar" man in partiklarna i väldefinierade spinntillstånd. Jag har ingen som helst möjlighet att bestämma vilket utfallet av experimentet skall bli; det är helt slumpmässigt huruvida jag kommer att mäta spinn upp eller spinn ned. Jag har således på grund av denna begränsning ingen möjlighet att överföra information till dig bara genom att mäta på den partikel jag mottar. Spinnen är korrelerade men det finns ingen kausal länk mellan partiklarna och det faktum att man mäter på en av partiklarna innebär inte att någon information överförs. Vi måste kommunicera subluminalt vid något tillfälle för att kunna utbyta information. Mätningsförfarandet förstör även ihoptvinningen; när jag mätt på partikeln är "EPR-länken" bruten. Inget jag gör med partikeln efter den initiala mätningen kan påverka din partikel. Om jag mätt spinn ned och sedan manipulerar partikeln så att dess spinn ändras till upp, kommer inget att hända din partikel på grund av detta.

Detta sätter såklart gränser för hur kvantteleporterning kan gå till. Wikipedias artikel är lite teknisk, men den ger i alla fall en översikt:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_teleportation

Se även:
http://en.wikipedia.org/wiki/EPR_experiment

oj.. Mycket information. Skall läsa imorgon Nu är det för sent.

Valdigt, Valdigt intressant. Ett jattetack till Dr. W!

Jag laser en kurs just nu som heter "Quantum Photonics" vilket egentligen bara snuddar det amne ni diskuterar.

Dr. W, Skulle du vilja rekommendera lasning i amnet "Quantum Mechanics" ?

Om det är kurslitteratur i kvantmekanik du är ute efter kan jag rekommendera

David J. Griffiths: Introduction to Quantum Mechanics
R. Shankar: Principles of Quantum Mechanics
J. J. Sakurai: Modern Quantum Mechanics
John Townsend: A Modern Approach to Quantum Mechanics

Om man är ny på ämnet så är Griffiths bok ett bra val. Det är en handfast och rättfram introduktion till ämnet och är mycket populär som kurslitteratur på inledande kvantkurser. Om man inte är otroligt intresserad och ska specialisera sig inom ämnet så är det nog den enda boken om kvantmekanik man behöver. Griffiths kompletteras väldigt bra av Shankar; det är en bra bok att gå vidare med om man känner att man vill sätta sig in i ämnet ännu mer. De två andra, Sakurai och Townsend, tog jag med mest för sakens skull då de också är väldigt populära, men helt allvarligt så kan inte se någon riktig poäng med att skaffa dem för dyra pengar om man redan har de två andra (jag känner då ingen som äger alla böckerna).


Recensionerna på amazon diskuterar böckernas för- och nackdelar rätt uttömmande:
http://www.amazon.com/Introduction-Q...9145242&sr=1-1
http://www.amazon.com/Principles-Qua...9144621&sr=1-2
http://www.amazon.com/Modern-Quantum...9143521&sr=1-1
http://www.amazon.com/Modern-Approac.../dp/1891389130

Problemet är ju att man kan inte bestämma vilket tillstånd fotonen kommer anta, bara att den andra fotonen kommer anta det motsatta tillståndet.

Skickar du ett par sammaflätande fotoner till olika ändar av universum, och mätar dem så kommer mätningen anting att ge resultatet "A" eller "B", och samtidigt kommer den andra fotonen anta det motsatta "B" eller "A". MEN du kan inte överföra information genom detta då det är slumpat vilket tillstånd som antas.

Något abstrakt är det, mer konkret kan man tänka sig att du har en apparat med en lampa som antingen lyser rött eller grönt när du trycker på en knapp, och en tvillingapparat som har en lampa som lyser tvärtemot. Genom att trycka på din enda knapp kan du inte berätta något för den som har den andra apparaten, då det är helt slumpat om den röda eller gröna lampan tänds.

Jag skulle starkt rekommendera QED av Richard Feynmann. Den funkar både för lekmän och för en som kan mycket, mycket bra bok. Läs den!

Tackar Dr.W samt Giorgi!

QED + Intro to Quantum Mechanics ar bestallda

En väldigt förenklat sätt att förklara det är såhär:

Vi har en röd och en blå kula. Dessa sätts ned i varsin låda när du och din vän inte ser. Du tar din låda och åker till mars. Du öppnas lådan och ser att du har en röd kula. Då vet du visserligen att din vän har en blå kula, men för att kunna överföra den informationen till honom måste ni ändå kommunicera, och detta sker i en hastighet under c.

Således överförs egentligen ingen information alls.

Detta är då alltså en grov förenkling för den som inte förstod Dr. Wily utmärkta svar.

Nää så är det inte alls, vi har två kulor utan färg som vi lägger i två lådor

kulorna kan anta röd eller grön färg. När den ena lådan öppnas och visar en röd kula antar den andra kulan direkt grön färg...