Entanglement e comunicazione istantanea?

[martingala]

Ho letto dell'esperimento di Alain Aspect sulla correlazione quantistica delle particelle (http://it.wikipedia.org/wiki/Alain_Aspect). Ho letto anche che l'entanglement non può essere sfruttato per la comunicazione istantanea. Ma immaginiamo di estendere l'esperimento di Aspect.

Immaginiamo che Bob stia sulla Terra e che voglia comunicare con Alice che sta su Marte (a mezz'ora luce di distanza) [N.B.: per questo esperimento mentale eliminiamo il moto di rivoluzione dei pianeti e immaginiamo che restino esattamente fermi l'uno rispetto all'altro]. Tra i due, al centro, è posta una sorgente continua di fotoni entangled attiva da dieci anni. Bob ogni minuto toglie o interpone al tragitto dei fotoni un filtro semi-riflettente (esattamente come nell'esperimento di Aspect) a seconda che voglia trasmettere il bit 0 o il bit 1. I fotoni su cui lui agisce sono partiti quindici minuti prima. Anche i fotoni che riceve Alice sono partiti quindici minuti prima e sono esattamente i fotoni accoppiati a quelli che sta ricevendo Bob nello stesso istante. Alice verifica per ogni minuto se i fotoni che deviano spontaneamente (vedi esperimento di Aspect) sono lo 0% o il 50%. Nel primo caso registrerà 0, nel secondo 1. Non si tratta di comunicazione istantanea?

Ovviamente l'unica condizione sarebbe che la sorgente di luce entangled fosse posta a metà distanza e fosse attiva da almeno la metà del tempo che impiega la luce per percorrerla. Ad esempio per comunicare con Proxima Centauri che dista 4 anni luce dovremmo installare una sorgente di luce entagled a due anni luce di distanza e potremmo iniziare a comunicare solo due anni dopo la sua accensione. Da quel momento però la comunicazione sarebbe istantanea, perché i fotoni che la Terra e Proxima Centauri ricevono attimo per attimo sarebbero correlati. Dove sta l'errore??

[CioKKoBaMBuZzo]

dovrebbero esserci discussioni simili, prova a cercare, probabilmente troverai la risposta

[quelarion]

Non funziona perché quando Bob interagisce con i fotoni su Marte rompe l'entaglement, visto che il sistema quantistico dei fotoni interagisce con un sistema classico.

[gugoXX]

l'esperimento e' spiegato male.

L'apparente paradosso dell'entanglement in quell'esperienza si spiega come segue:
Mettiamo la sorgente di fotoni in mezzo ai due osservatori, anche a distanza di anni luce.
L'osservatore A misura uno stato di uno dei fotoni qui, su A.
Non appena lo fa, sa anche istantantaneamente con precisione arbitraria, lo stato del fotone B lontano anni luce, e sa anche che se l'osservatore B compiesse la stessa misura otterrebbe il risultato corrispondente.
Il paradosso sta nell'istantaneamente e nella precisione arbitraria.
Secondo la meccanica quantistica non posso conoscere determinate coppie di stati di una particella con precisione arbitraria, perche' nella misurazione della prima grandezza andrei ad inficiare la seconda.
Ad esempio non posso conoscere contemporaneamente con precisione arbitraria posizione e velocita'. Se voglio conoscere la posizione con grande precisione mi dovro' accontentare di una conoscenza scarsa della velocita' e viceversa.
Ma nel caso del nostro esperimento, posso conoscere con precisione arbitraria la posizone della mia particella qui su A, e concludere che anche su B la posizione sara' desumibile con analoga precisione ed anche istantaneamente, senza peraltro che io abbia in alcun modo influenzato l'altra grandezza (la velocita') perche' l'altra particella non l'ho proprio toccata.
Ecco il paradosso, spiegabile considerando le due particelle non come 2 sistemi distinti, ma come lo stesso sistema, come se fossero una particella sola, almeno fino al momento della misurazione (dopodiche' lo stato entanglement si dissipa)
Uno stato non localizzato. Che non piaceva ad Einstein ma piaceva a Bell.

Ma non c'e' modo di far passare questa informazione sul canale in modo istantaneo.
L'osservatore B potrebbe quindi venire a conoscenza anche lui della posizione della sua particella, senza misurarla. Posso dirglielo io osservatore A. E per dirglielo lo potro' fare al massimo alla velocita' della luce.

[martingala]

Forse non mi sono spiegato. A me non interessa trasmettere uno stato quantico o l'informazione su una misurazione, ma utilizzare gli effetti di un'interferenza su un sistema entangled per trasmettere un'informazione ordinaria. Cito da Wikipedia:

Al centro delle apparecchiature utilizzate da Aspect e collaboratori nei loro esperimenti viene posto un atomo di Calcio il cui decadimento produce una coppia di fotoni che sono fatti muovere lungo percorsi opposti. Lungo uno di questi percorsi, di tanto in tanto e in maniera del tutto casuale, viene inserito un "filtro" (un Cristallo Birifrangente) il quale, una volta che un fotone interagisce con esso, può, con una probabilità del 50%, deviarlo oppure lasciarlo proseguire indisturbato per la sua strada. Agli estremi di ogni tragitto previsto per ciascun fotone viene posto un rivelatore di fotoni.

Quindi Aspect verifica che nel momento in cui lungo un percorso viene inserito il Cristallo Birifrangente e si produce una deviazione del primo fotone verso il rivelatore fotonico posto alla fine di quel percorso, anche il secondo fotone (cioè il fotone proseguente lungo un altro percorso, quello con il fotone separato e senza "ostacoli" davanti), "spontaneamente" ed istantaneamente, devia verso un altro rivelatore fotonico. Praticamente l’atto di inserire il Cristallo Birifrangente con la conseguente deviazione del primo fotone produce un effetto istantaneo a distanza sul secondo fotone, inducendolo a deviare.

Nel nostro esperimento Bob non può far sì che lo specchio devi il fotone oppure no: è del tutto casuale. Bob può scegliere però se interporre uno specchio che ne devii il 50% (in maniera casuale) oppure non deviarne nessuno non mettendo nessuno specchio. Alice si troverà ad avere a che fare con il 50% dei fotoni che deviano spontaneamente durante tutto il minuto x, se in quel minuto Bob avrà interposto lo specchio (bit 1), o con nessun fotone che devia spontaneamente durante tutto il minuto y, se Bob durante quel minuto non avrà interposto nessuno specchio (bit 0).

[gugoXX]

No, l'esperimento non funziona cosi'.
Io metto un filtro, che fa passare i fotoni polarizzati in una determinata direzione.
Quando misuro un fotone polarizzato con direzione 0, allora so con certezza e istantaneamente che nel punto B verra' rilevato un fotone con direzione 1.
Viceversa se misuro il passaggio di un fotone con direzione 1, allora so con certezza e istantaneamente che nel punto B sara' stato rilevato un fotone con direzione 0.
Ma poiche' non sono io a decidere se i fotoni che mi arrivano avranno direzione 0 o 1, allora di conseguenza non potro' pilotare un passaggio di informazione dall'altra parte, e men che meno istantaneamente.

E' come se "in mezzo" qualcuno avesse inscatolato 2 guanti, uno sinistro e uno destro, in 2 scatole diverse, e li avesse spediti nelle sue direzioni opposte.
Io aprendo la scatola e scoprendo un sinistro, so immediatamente che ad anni luce di distanza si sara' misurato un destro, ma non ho deciso io cosa far misurare dall'altra parte.

Now suppose Alice is an observer for system A, and Bob is an observer for system B. If Alice makes a measurement in the {0, 1} eigenbasis of A, there are two possible outcomes, occurring with equal probability:

1. Alice measures 0, and the state of the system collapses to {0,1}
2. Alice measures 1, and the state of the system collapses to {1,0}

If the former occurs, then any subsequent measurement performed by Bob, in the same basis, will always return 1. If the latter occurs, (Alice measures 1) then Bob's measurement will return 0 with certainty. Thus, system B has been altered by Alice performing a local measurement on system A. This remains true even if the systems A and B are spatially separated. This is the foundation of the EPR paradox.

The outcome of Alice's measurement is random. Alice cannot decide which state to collapse the composite system into, and therefore cannot transmit information to Bob by acting on her system. Causality is thus preserved, in this particular scheme. For the general argument, see no-communication theorem.

[martingala]

Allora è sbagliato il resoconto dell'esperimento di Aspect riportato Wikipedia. Se leggi quanto è scritto, la deviazione del primo fotone da parte dello specchio fa deviare anche il secondo in un percorso a V. Esso viene quindi rivelato, nel 50% dei casi e del tutto casualmente, in un punto in cui non sarebbe mai stato rivelato se non fosse stato interposto uno specchio al percorso del primo fotone. Ho quindi l'informazione sul fatto che è stato interposto uno specchio semi-riflettente dall'altra parte se la metà dei fotoni che mi arrivano deviano spontaneamente e "inspiegabilmente" davanti a me, se cioè devo aggiungere un'altro rivelatore, ad esempio alla mia destra, per catturarli tutti. Quando al rivelatore alla mia destra non arriva nessun fotone, so che dall'altra parte non è stato interposto nessuno specchio.
Quello che ho capito è che in ogni caso gli esperimenti di Aspect hanno seppellito una volta per tutte l'interpretazione "a variabili nascoste" (Einstein, Rosen, etc.; tu con l'esempio dei guanti...) della meccanica quantistica, stabilendo che viene esercitata un'azione istantanea a distanza nel momento in cui si interferisce con una delle due componenti del sistema entangled.

[gugoXX]

Si', esatto e' sbagliato.
Anche perche' un qualsiasi intervento o misurazione rompe lo stato di entaglement.

Quello che ho capito è che in ogni caso gli esperimenti di Aspect hanno seppellito una volta per tutte l'interpretazione "a variabili nascoste" (Einstein, Rosen, etc.; tu con l'esempio dei guanti...) della meccanica quantistica, stabilendo che viene esercitata un'azione istantanea a distanza nel momento in cui si interferisce con una delle due componenti del sistema entangled.

Esatto, ma piu' che altro significa che non e' vero affatto che l'indeterminazione di Heisenberg e' un problema di misurabilita'.
Non e' vero affatto che la singola particella in un determinato istante ha una sua vera e precisa posizione ed una sua vera e precisa velocita', nascoste, e rilevabili da noi con i limiti di precisione calcolati da Heisenberg.
Non e' vero. Non sono precisi affatto loro stessi, non c'e' alcuna variabile nascosta.
Quindi nel caso entanglement poiche' quando misuriamo invece abbiamo un valore ben preciso di una delle 2 grandezze, per poter permettere loro il sincronismo che si rivela anche nell'analoga misurazione dall'altra parte, e' come se ci fosse stato una comunicazione istantanea di quella informazione, dell'informazione sullo stato che la particella ci ha mostrato (ma impilotabile e inusabile per nostri scopi)

[martingala]

Dunque, fammi capire, così ci mettiamo una pietra sopra. Nell'esperimento di Aspect quando viene deviato il primo fotone, il secondo non devia spontaneamente per cui, osservando solo quest'ultimo, non è possibile dedurre che il tragitto del primo fotone sia stato ostacolato. È così, dico bene?
Ma allora mi puoi spiegare in maniera elementare in che cosa è consistito l'esperimento di Aspect?? E che cosa diavolo succede al secondo fotone quando il primo viene deviato???

P.S.: magari, se ti va, potresti anche correggere la pagina di Wikipedia, onde evitare che si scatenino ulteriori discussioni su quest'argomento...

[CioKKoBaMBuZzo]

Originariamente inviato da gugoXX

Non e' vero affatto che la singola particella in un determinato istante ha una sua vera e precisa posizione ed una sua vera e precisa velocita', nascoste, e rilevabili da noi con i limiti di precisione calcolati da Heisenberg.
Non e' vero. Non sono precisi affatto loro stessi, non c'e' alcuna variabile nascosta.

ma la teoria delle variabili nascoste si riferisce al principio di indeterminazione? da quello che ho capito dovrebbe riferisi alla natura probabilistica di alcune interpretazioni della mq
peraltro lo stesso bell non era contrario ad una teoria a variabili nascoste

[:dissident:]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

ma la teoria delle variabili nascoste si riferisce al principio di indeterminazione? da quello che ho capito dovrebbe riferisi alla natura probabilistica di alcune interpretazioni della mq

No ti sbagli, è una ipotesi ontologica sulla meccanica quantistica, non su alcune sue interpretazioni.

[CioKKoBaMBuZzo]

non intendevo dire che è una ipotesi sulle interpretazioni, ma che è un'interpretazione a sua volta contrapposta a quelle proabilistiche come quella di copenhagen ad esempio

[:dissident:]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

non intendevo dire che è una ipotesi sulle interpretazioni, ma che è un'interpretazione a sua volta contrapposta a quelle proabilistiche come quella di copenhagen ad esempio

No non è così, l'interpretazione di Copenhagen sostiene che l'indeterminazione sia un aspetto strutturale, mentre chi sostiene l'idea delle variabili nascoste è convinto che l'indeterminazione sia legata ad una incompleta conoscenza del fenomeno da parte dell'osservatore.
La verità però è che, ad oggi, non c'è motivo di credere nell'esistenza di variabili nascoste che non sia la speranza dei fisici più meccanicisti..