我舉一個」利用量子糾纏實現超光速信息傳輸「的案例,大家找一找有什麼毛病?

補充問題的根源:我看的資料里,量子糾纏是微觀粒子的一種狀態,知乎上大量的貼子拿宏觀世界(三國例子)來說事。大量的觀點裡都把量子糾纏當成早已確定只是我們還不知道的一種狀態。

這和我看到的資料是相矛盾的。

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有甲乙丙三地,互相距10光年,丙每秒2對糾纏態的粒子發向甲乙雙方。十年後,甲乙每秒收到兩個粒子。

甲可以選擇讓收到的兩粒子糾纏和分離。乙地兩粒子會同時出現糾纏或分離,分別代表1bit信息( 0或1).

每秒前半秒甲根據要發送的信息動作,後半秒乙檢查自己收到的兩粒子是糾纏還是分離,讀取信息。

這樣就持續實現了信息的傳遞速度超10光年/秒。

大家看一下問題出在哪裡?

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回排第一個答案的陳浩(已匿名):(20131024)

我所有的貼子里都沒認為目前量子糾纏可以超光速傳遞信息。你不要把一個不屬於別人的觀點扣給別人,然後再批判,這是方舟子常乾的事。

另外正是因為我不是專業人士,所以才在這裡發問學習。

除了和你以外,我在知乎的言談沒有過激之處。

你的貼子時間處處都有踩人的痕迹。然後再把別人的過激回踩放大。

我並沒有邀請你,也不希望在我 發的這個貼子里就這個問題和你討論。

這種通過修改主貼踩人的方式 也是向你學習的,謝過了,不送。


你只是把雙態量子系統替換成四態量子系統,共十六種糾纏態,除了更複雜一些以外,沒有任何不同。

如果你堅持認為雙態系統可以實現超光速傳遞信息,那麼你當然相信你設計的這個實驗能超光速通信。

回答問題:還是這幾句話。

純量子渠道不能傳遞信息。量子糾纏只是測量結果的相關性,沒有攜帶信息。

你的實驗中,甲不能控制自己的測量結果,因此不能控制乙的測量結果,因此測量結果不攜帶信息。

乙的測量結果,不能區分是甲的測量導致,還是乙自己的測量導致,因此測量動作本身不攜帶信息。

以上幾句,在這個專欄文章下,已經對題主反覆說了四遍,題主的回應引用如下:

你當那麼多量子學家是白痴啊。能不能傳遞信息在於科學發展的程度,超距作用發生了,這是公認的。發生的結果如果能展現出來,就是傳遞信息,展現不出來就是不能傳遞信息。大劉描述了一種不測量展現信息的方法。所以也是說的通的。

你和韓寒剛出道時找名人罵站一樣,說的不好聽些,你和方肘子四處找名人碰瓷,博取名明度有什麼區別。你講的那點道理回帖大部分人都知道,大劉也有描述。但你故意曲解別人的意思,搏出位,有意思嗎???

普遍接受的理論是 no-communication theorem

英語維基:... neither the EPR experiment nor any quantum experiment demonstrates that faster-than-light signaling is possible.

文獻參考:G. C. Ghirardi et al 1988 Europhys. Lett.6 95 doi:10.1209/0295-5075/6/2/001

還有成百上千的相關科研論文,比我上面的科普說法更全面嚴謹,隨手一找就有,我就不堆上來了。

我就很好奇題主說的 「公認」,到底有什麼根據?

==補充==

感謝@Kristian的答案,我一開始也沒留意到,題目中的設置本身就有問題。

「檢查自己收到的兩粒子是糾纏還是分離」這句確實是有問題的。

對此題主@李四保拿本人的專欄說事,看來是完全不理解什麼是測量,我就粗略解釋一下。

對兩個粒子的量子狀態,我們會選取一組基來描述。

我們可以選取四個糾纏態為一組基,也可以選取四個可分態(題主說的分離態)為一組基。

所謂測量,就是選定一組基,讓系統坍縮到其中的一個基上。

但是,糾纏態和可分態放在一起,不構成一組基。

如果兩個粒子處於糾纏態,他們就同時處在四個可分態上。

如果兩個粒子處於可分態,他們就同時處在四個糾纏態上。

所以……怎麼可以說「檢查是糾纏還是分離」?


「乙檢查自己收到的兩粒子是糾纏還是分離」 這個沒有可操作性。

雖然可以用CHSH實驗檢驗糾纏狀態,但首先這是一個統計實驗。其次在甲地對粒子進行投影測量讓兩個粒子原本不相關的粒子糾纏並同時保持原來粒子的糾纏是不可能的。 乙不管怎麼測得到的結果都是不糾纏的。


似乎沒看到上計算的。。先佔個坑到電腦上編輯

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假定分發甲乙兩地的第一對糾纏對是frac12(|1
angle_1|1
angle_2+|2
angle_1|2
angle_2)(為了方便使用|1
angle|2
angle表示相關的一組量子態,角標1代表例子發往甲地,2發往乙地),第二對frac12(|1
angle_3|1
angle_4+|2
angle_3|2
angle_4)。由於|1
angle|2
angle代表的具體量子態是可以自己定義的,這樣的假設不失一般性。

於是這個4粒子體系的態可以表示為:

frac 14(|1
angle_1|1
angle_2+|2
angle_1|2
angle_2)otimes (|1
angle_3|1
angle_4+|2
angle_3|2
angle_4)

"甲可以選擇讓收到的兩粒子糾纏和分離。"實際上如果甲對於手中的粒子按照產生確定糾纏態的方法做操作時,已經破壞了甲乙兩地粒子的糾纏。可能的導致糾纏而不破壞聯繫的方法是對於手中的一對粒子進行Bell測量,也即按照四中最大糾纏態(Bell態,|phi^+
angle=frac12(|1
angle|1
angle+|2
angle|2
angle)|phi^-
angle=frac12(|1
angle|1
angle-|2
angle|2
angle)|psi^+
angle=frac12(|1
angle|2
angle+|2
angle|1
angle)|psi^-
angle=frac12(|1
angle|2
angle-|2
angle|1
angle))為正交基做測量。

為了觀察這樣的測量的結果,先對上面的4粒子體系中,在甲地的角標1,3粒子按照Bell基展開,得到:

frac 14(|1
angle_1|1
angle_2+|2
angle_1|2
angle_2)otimes (|1
angle_3|1
angle_4+|2
angle_3|2
angle_4)
\=frac12(
|phi^+
angle_{13}|phi^+
angle_{24}+
|phi^-
angle_{13}|phi^-
angle_{24}+
|psi^+
angle_{13}|psi^+
angle_{24}+
|psi^-
angle_{13}|psi^-
angle_{24})

從這裡可以看出,在甲地完成Bell測量後,測量得到的Bell基和乙地粒子對現在的狀態是一樣的,也就是說,通過甲地的Bell測量,確實可以使得乙地的粒子對發生糾纏。

而甲對於手中的例子並未做操作時,乙地的粒子對實際上處於最均勻的混合態,密度矩陣
ho=frac14(此處的含義可以理解為對於粒子做測量時,兩個粒子不相互關聯,同時都等可能地測得|1
angle|2
angle態)

問題在於,甲地完成Bell測量之後的測量結果在乙地的人並不知道。在通過經典信道傳遞這條信息以前,乙地的人最好的假設是甲地的粒子對等可能地處於四種Bell態,這時密度矩陣可以表示為
ho=frac14(|phi^+
anglelanglephi^+|+
|phi^-
anglelanglephi^-|+
|psi^+
anglelanglepsi^+|+
|psi^-
anglelanglepsi^-|)=frac 14,和甲地並未操作的結果是一樣的。

相關概念:密度矩陣

----------------

一種和上面等價的詮釋是:實際上對於一對粒子,如果我並不知道它確切的量子態時,並沒有有效的途徑100%確認是否處於糾纏態。量子力學體現出概率特徵,很多時候只能預言對於足夠多的粒子做測量之後出現不同結果的概率,以及這樣的概率差異。而這裡對於甲地的測量,如果希望能夠得到單一確定的結果,勢必要破壞甲乙兩地的量子糾纏,而不破壞糾纏則使得甲地操作的結果並不確定,從而在得到甲地的操作結果之前乙地得不到有效的信息。


不通過經典通道傳遞量子的直積測量值是無法觀測量子態的


不管甲對手中的粒子做什麼操作,乙手裡的粒子的統計性質是不會變的。

如果甲做幺正操作,乙無影響。

如果甲做測量,測量結果是隨機的,他不能決定獲得什麼結果。雖然甲每次測量後都知道乙會看到什麼,但是在乙看來,完全不知道甲要告訴他什麼。


我覺得可以操作。我們變化一下,假設甲乙相距10光年。甲送了一大堆量子糾纏態的粒子到了乙地。假設N年後的某一天,甲開始測量糾纏態粒子。甲測一次,乙方就發現一個粒子發生了量子塌縮。兩次量子塌縮的時間間隔就是信息。

我相信上帝設計宇宙的時候,肯定有漏洞,然後被我們利用。


地球上用設備測量是否有量子糾纏的電子等粒子的狀態是否有本身不合理,引力場由什麼組成,量子糾纏實驗在強引力源地球附近進行要受很大影響。


我理解這種信息不是通過傳遞而得知的,而是利用已接收信息判斷而來的。


學量子力學的時候老師給我們舉了個量子糾纏和超距作用的例子,因為不是本科生可以接觸的,所以只是半開玩笑的提一提,我想例子本身應該有很多不恰當的地方,我也沒有做量子物理方向,所以不清楚正確與否,望大神指正。

兩個角動量守恆的電子,將兩個電子放到無窮遠,測量其中一個電子的自旋方向就可以知道另一個電子的自旋方向。


「每秒前半秒甲根據要發送的信息動作,後半秒乙檢查自己收到的兩粒子是糾纏還是分離」太概括了,想不出甲的什麼動作可以改變乙這邊粒子的糾纏還是分離並且讓乙測量出來。中間過程不講,然後讓別人來看問題出在哪。

不過不用想也十有八九地知道你的設計是不可能實現的了。

你知道同時相對性么,在愛因斯坦的時空觀中同時可不是絕對的。每個人都有自己認為的同時線,就好像大家對於速度為0的狀態有不同看法一樣,都是相對的。

比如說我現在躺著回帖的時候某顆遙遠的星球上爆發了一顆炸彈(通過你的傳遞信息的糾纏態得知),然後我等會去火箭,在我高速運動的時候那邊的炸彈就可能還沒爆發。這時我豈不是可以再用你的實時同步電話機打給那邊的人告訴他們那要爆炸了,讓趕緊跑?

如果真能這樣的話就相當於那邊的人獲得了預測未來的能力。預測未來本身不會造成什麼矛盾,但是我們是可以利用預測未來的能力來做引起矛盾的事情的。比如說在得知炸彈要爆炸之後那邊的人沒有跑,而是跑過去把炸彈拆了,沒有爆炸案發生,那我是如何收到炸彈爆炸的消息的?

所以說你的設計會引起因果率方面的矛盾,是不可能實現的。


有兩封信一封信里寫有A,一封信里寫有B,分別帶到南極和北極,在南極的人拆開信看到裡面是A立馬知道了北極那封信里是B,但沒有形成信息傳遞


因為要對時啊,量子糾纏不是在量子尺度嗎?那有半秒這麼長的時間,沒辦法精確對時的。


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