Ställ era frågor om kvantmekanik

Fast detta sätt att förflytta information kan inte användas för att skicka information snabbare än ljuset eftersom man måste skicka en "kod" på vanligt sätt för att motparten ska kunna läsa av informationen. Det är som att man omedelbart kan skicka över något med noll informationsinnehåll, ett perfekt krypterat meddelande, och att man sedan skickar koden på konventionellt sätt. En person som snappar upp koden har inte tillgång till det krypterade meddelandet så det blir ett säkert sätt att överföra information.

Fattar inte riktigt, man överför atomers egenskaper med hjälp av ljus

"Tillståndet och egenskaperna hos en atom överförs till en annan med fotoner, en sorts energiknippen av ljus.
"

Då sker ju inte överföringen omedelbart utan med ljusets hastighet? och det är väl bra men ingen momentan entanglement direkt?


Vad är skillanden mot det här experimentet tex
http://www.nyteknik.se/nyheter/innov...ticle44339.ece

I kvantteleportering skulle det kunna se ut så här (ungefär).

Två fotoner X och Y är intrasslade och skickas åt varsitt håll. På den ena platsen tas X mot och man gör ett slags partiell simultanmätning på X och en kvantbit Z vars värde man vill skicka över. Det gör att fotonen Y direkt (momentant) kollapsar till ett tillstånd. Personen som gjorde mätningen skickar nu över sitt mätresultat via en vanlig kommunikationskanal. Detta mätresultat innehåller information om hur man ska tolka (egentligen mäta) Y-fotonens tillstånd för att återskapa Z-tillståndet.

Tillståndet överförs momentant men kunskapen som behövs för att extrahera tillståndet skickas med (högst) ljusets hastighet.


Matematisk beskrivning

Säg att du har en partikel som kan vara i två tillstånd, betecknade "0" och "1". I bra-ket notationen i kvantmekanik så säger man då att den har möjliga tillstånd |0> och |1>. Till skillnad från klassisk fysik så kan man i kvantmekanik ha överlagrade tillstånd av typen

|ψ> = a|0> + b|1>

där a och b är komplexa tal som uppfyller |a|² + |b|² = 1. Om vi ex. har a = b = 1/√2 så har vi ett tillstånd där det är lika sannolikt att mäta 0 som 1.

För teleportering så utnyttjar man ett intrasslat tillstånd av två partiklar β och γ

|ψ,βγ> = (|0,β>|1,γ>+|1,β>|0,γ>)/√2

där |0,β> alltså innebär att partikel β befinner sig i tillstånd 0. Man har ett okänt tillstånd α som man vill överföra

|φ,α> = a|0,α> + b|1,α>.

Person 1 har partikel β och det okända tillståndet α som vi vill överföra på partikel γ i Person 2:s ägo.

Tanken är nu att titta på det totala tillståndet av de tre partiklarna |φ>|ψ> och skriva det på en form som gör att α och β blir intrasslade. Man gör detta genom att välja en ny bas - Bell-basen - för att skriva det intrasslade tillståndet. Man får

|ξ,αβγ> = |φ,α>|ψ,βγ> = 1/2*(|ζ+,αβ>(-a|0,γ>-b|1,γ>)+|ζ-,αβ>(-a|0,γ>+b|1,γ>)+|η+,αβ>(a|1,γ>+b|0,γ>)+|η-,αβ>(a|1,γ>-b|0,γ>))

Jag orkar inte skriva upp Bell-basen |ζ+,αβ>, |ζ-,αβ>, |η+,αβ>, |η-,αβ> men det är helt enkelt linjärkombinationer av typen ±(|0,α>|1,β>±|1,α>|0,β>)/√2. Det intressanta är nu att Bell-basen är egentillstånd för en "Bell-operator". Vad det betyder är att Person 1 kan utföra en lämplig mätning av det samtida tillståndet av α och β och kommer då att finna i tillståndet befinner sig i en av dessa bastillstånd. Tillståndet kollapsar då till detta tillstånd och partikel 3 hamnar i motsvarande tillstånd som förekommer i samma term. Mäter person 1 exempelvis |ζ-,αβ> så kollapsar tillståndet för partikel γ till 1/2*(-a|0,γ>+b|1,γ>). Person 1 vet nu vilka teckenkombinationer som fås på γ:s tillstånd och kan meddela detta till person 2 på ett vanligt, klassiskt sätt (telefon, brev, etc). Person 2 vet då hur faktorerna a och b måste ändras framför tillstånden |0> och |1> för att ursprungstillståndet ska erhållas. Lyckligtvis kan hon genomföra icke-förstörande operationer på sitt tillstånd som ändrar a och b enligt vad som anges av Person 1. Han har följande operationer att tillgå

1) Identitet, inget händer
2) |0> → |1> och |1> → |0>
3) a → -a (eller b → -b)
4) |0> → |1> och |1> → |0>, samt a → -a (eller b → -b)

Om han alltså får veta att person 1 mäter |ζ-,αβ>, så vet han att hans partikel är i tillstånd (-a|0,γ>+b|1,γ>) och genom att använda operation 3) så får han det okända ursprungstillståndet. Nu har tillståndet teleporterats från person 1 till person 2. En person som tjuvlyssnar kan inte återskapa tillståndet eftersom det kräver att man har tillgång till γ-partikeln.

Jag vet att det är svårt att uppskatta om man inte kan lite kvantmekanik men det kan i alla fall ge en bild av hur man försöker lösa teleportationsprobelemt i verkligheten.

I verkligheten är de intrasslade partikarna oftast fotoner som alltså skickas från en källa till Person 1 och 2. Person 1 trasslar in sin foton med sitt okända tillstånd och mäter. Ringer upp (eller meddelar på annat sätt) person 2 som utför lämpliga oprationer. För ljus där informationen lagras i polariseringen kan detta betyda ex. fasförskjutning eller vridning av polarisationen.

Jag är inte tillräckligt insatt i det här, så nu säger jag att jag köper det du säger evolute. Man kan inte transportera information över avstånd snabbare än ljuset. Ok.
Så vad är grejen med teleporteringen då? Varför är det överhuvud taget intressant? Kan man använda det till nått?
Jag inser förstås att naturlagarna inte har avsikt att göra allt användbart åt människorna.

Och åt dem som inte köpt/förstått vad du sagt ställer jag frågorna:

Varför kan inte mottagaren bara mäta på sin foton för att se hur det står till? Varför måste han ha information av avsändaren för att göra det?
Man tager 2 fotoner, trasslar ihop, skickar iväg den ena till rummet bredvid, påverkar foton A, mäter påverkningen på foton B. Varför måste man ringa till rummet brevid å tala om hur man gör?
bildligt talat, tack

Varför är kvant-teleportation intressant?

1. Det är det enda sättet att kopiera en okänd kvantbit. En kvantbit befinner sig i ett superpositionstillstånd och det går inte att mäta dess tillstånd och skicka över resultatet av mätningen, då förstör man superpositionstillståndet och förlorar information. Vidare går det enligt en fundamental sats i kvantmekaniken, no-cloning theorem, inte att bara skapa en kopia av ett okänt kvanttillstånd och skicka iväg kopian. Teleportation är det enda sättet att "kopiera" ett tillstånd. Vill jag alltså skicka en okänd kvantbit så är teleportation det sätt man får använda.

2. En kvantdator arbetar med kvantbitar. Vill jag överföra kvantbitar mellan datorer så är detta ett bra (och säkert sätt).


Om vi pratar om kvantteleportation så är det sändaren som har en kvantbit vars tillstånd ska kopieras över till mottagaren. När sändaren gör sin mätning så hamnar mottagarbiten i ett av fyra tillstånd. Sändaren måste sedan säga till mottagaren vilken operation han ska utfra på sin kvantbit för att återskapa det teleporterade tillståndet.

Varför kan inte mottagaren bara mäta? Ja, för det första så vill vi inte mäta något utan vi vill återskapa ett superpositionstillstånd (en kvantbit). En mätning förstör tillståndet. Man kan dock fråga hur det kan påverka för mottagaren vad sändaren gör. Jo antag att vi trasslar ihop partiklarna 1 och 2 där 1 finns hos sändaren och 2 hos mottagaren. Partikeln som innehåller det tillstånd vi vill teleportera är nummer 3. Det totala tillståndet för de tre partiklarna kan nu skrivas (intrasslat tillstånd för 1 och 2)x(tillstånd för 3). Dock kan man också skriva det som en summa av tillstånd av typen (intrasslat tillstånd för 3 och 1)x(tillstånd för 2). Man kan sedan göra en typ av mätning som definitivt bestämmer (intrasslat tillstånd för 3 och 1) vilket gör att man vet det motsvarande (tillstånd för 2). Sändaren kan då förklara för mottagaren vad han ska gör med sin partikel för att återskapa tillståndet för 3. Detta görs alltså utan att sändaren vet tillståndet för 3. Man måste nog titta på de matematiska detaljerna för att förstå det helt.

Jag vet inte om det går att föörstå detta utan att kunna lite kvantmekanik.

Om vi inte pratar om kvantteleportation utan bara om att skicka intrasslade fotoner till olika mottagare så kan förstås ena personen bara mäta på sin foton för att veta vilket tillstånd de båda fotonerna befann sig i.

Som evolute nämner handlar teleportationen om att "återskapa Z-tillståndet". Du frågar varför det är intressant. Experimenten visar att man faktiskt kan göra en teleportering. Det är inte ett meddelande som återskapas, utan ett exakt återskapande av ett tillstånd.

Svindlande konsekvenser:
- en mer komplex apparat som kan teleportera större objekt
- teleportering av krypteringsnycklar

Den sortens teleportering hade alltså fungerat lika bra i ett universum där de hoptrasslade fotonerna inte vore obestämda utan redan hade avgjorda spinnriktningar när de skildes åt.

Det bygger på kvantmekanikens lagar. I ett universum där dessa är uppfyllda så fungerar det.

Sammanflätade, enligt Svenska Optiksällskapets arbetsgrupp för språkvårdsfrågor.

http://www.svenskaoptiksallskapet.com/spr_spa.html#as11

Du skrev "...alltså att händelser i punkt A kan påverka händelser i punkt B utan tidsfördröjning."

Detta kan man beskriva med avancerad matematik. Men hur går det egentligen till? Hur är det möjligt? Hur kan omedelbar påverkar överhuvudtaget äga rum? Mer filosofi än fysik kanske, men hur tänker fysiker kring hur vad det är som egentligen händer i den märkliga kvantvärlden?

Kan, eller skall, man tänka sig att avstånd egentligen inte finns? Att avstånd är en slags illusion?

Eller är det så att kvantfysiker nöjer sig med att förstå de matematiska formlerna som beskriver, och förutsäger, händelseförloppet? Och lämnar den intuitiva suntförnuftmässiga förklaringen därhän?

Endera accepterar man att det är så eller så letar man efter en alternativ teori/tolkning där denna icke-lokalitet inte finns. Om man accepterar det blir det svårt att svara på frågan "hur?" eftersom det sker utan något vi i vanligt dagligt tal kallar för växelverkan. En alternativ tolkning som behåller lokalitet är "mångvärlds"-tolkningen men det är inte helt uppenbart att den gör det.

http://en.wikipedia.org/wiki/Many-worlds_interpretation



Nej det tycker jag inte men däremot kanske man inte ska anta att den fysiska verkligheten är som en vanlig kropp som måste röra sig genom rumstiden. Kanske den existerar överallt samtidigt.


Det finns många som jobbar med den mer filosofiska sidan av kvantmekaniken men det mesta tyder på att du aldrig kommer få något som är intuitivt ändå. Kvantmekaniken visar att världen är, ur ett mänskligt perspektiv, väldigt anti-intuitiv. Det går att förklara kvantmekanikens grunder utan matematik, men den baseras verkligen inte på "sunt förnuft".

Skulle man inte kunna åskådliggöra det med ganska enkel geometri?
Jag kan t ex rita två punkter på ett papper, och vika det så att punkterna möts.

Rumstiden kan ses som en geometrisk tolkning av relationer och samband. Den rumstid vi upplever är alltså en matematisk modell. Men vi har förmågan att tänka geometriskt på en mängd andra saker i vardagen. Frågan om vad vi ska äta till middag kanske vi ger sju dimensioner. Om två personer ska äta middag tillsammans lär de då äta samma middag. Här har vi en mystisk korrelation som är ickelokal och omedelbar i middagsvals-rummet