Die Wahl der Messgrundlage auf der einen Hälfte eines verschränkten Zustands wirkt sich auf die andere Hälfte aus. Kann dies verwendet werden, um schneller als Licht zu kommunizieren?

Besonders in populären Physikartikeln und Videos über Quantenverschränkung wird oft behauptet, dass wenn man ein Teilchen A misst, das mit einem anderen Teilchen B verschränkt ist, diese Messung sich sofort auf den Zustand des verschränkten Partners auswirkt.

Zum Beispiel, wenn Alice und Bob ein verschränktes Elektronenpaar teilen und Alice ihren Spin in dem misst x Richtung, dann dreht sich Bobs Drehung letztendlich auch in diese Richtung, und ähnlich, wenn sie in der misst z Richtung. Darüber hinaus wird der Effekt augenblicklich sein, unabhängig von der räumlichen Entfernung zwischen den beiden Teilchen, was im Widerspruch zur speziellen Relativitätstheorie zu stehen scheint.

Kann ich ein Schema wie dieses verwenden, um schneller als Licht zu kommunizieren?

Ich glaube nicht, dass dies ein Duplikat ist, aber bitte verwenden Sie diesen Meta-Thread , um dies zu diskutieren, wenn Sie dies tun.
Die Verschränkung beinhaltet keine FTL-Einflüsse, nachweisbar oder anderweitig physical.stackexchange.com/a/203885/28512
@alanf ich weiß. Deshalb habe ich diese selbst beantworteten Fragen und Antworten gepostet.

Antworten (1)

Das Problem bei dieser Art von Schema ist, dass Alice keine Kontrolle über die Ergebnisse ihrer Messungen hat, da diese zufällig sind. Das bedeutet, dass sie kontrollieren kann, auf welche Basis Bobs Spin projiziert wird, aber sie kann nicht kontrollieren, welcher der Basiszustände gewählt wird. Bob sieht dann eine zufällige Mischung von Ergebnissen, die keine Spur dessen enthält, was Alice mitzuteilen versuchte.

Um dies genauer zu machen, betrachten Sie den Standardfall, in dem sie einen Bell-Triplett-Zustand teilen

| Φ ⟩ = | ↑ ⟩ | ↑ ⟩ + | ↓ ⟩ | ↓ ⟩
(Ignorieren der Normalisierung) am Anfang des Protokolls, das sie als Ressourcenzustand verwenden. Alice kann wählen, entlang zu messen z Richtung, in der Basis { | ↑ ⟩ , | ↓ ⟩ } , oder entlang der x Richtung, in der Basis { | + ⟩ = 1 2 ( | ↑ ⟩ + | ↓ ⟩ ) , | − ⟩ = 1 2 ( | ↑ ⟩ − | ↓ ⟩ ) } . Aufgrund der guten Eigenschaften des Triplett-Zustands wird jeder Zustand, auf den Alices Qubit projiziert wird (in diesen beiden Basen), in Bobs Qubit identisch repliziert. Beide Zustände jeder Basis ergeben gleiche Wahrscheinlichkeiten.

Alice hat in diesem Schema nur die Wahl, auf welcher Basis sie misst, und sie kann ein Bit an Informationen übermitteln, wenn sie eine Situation herbeiführen kann, in der Bob diese Basis bestimmen kann. Nehmen Sie an, wenn Sie möchten, dass sie dieses Protokoll wiederholen kann n Mal, mit n möglicherweise größer als eins, um sicherzustellen, dass die Informationen dort ankommen.

Nehmen wir also an, dass Alice sich entschieden hat, in der zu messen z Richtung. Wie kann Bob diese Tatsache feststellen? Genauer gesagt, wie kann er feststellen, dass Alice nicht in der gemessen hat x Richtung? Sein Problem besteht also darin, festzustellen, ob sein Ensemble aus n Qubits befinden sich in einer zufälligen Mischung aus | ↑ ⟩ s und | ↓ ⟩ s oder in einer zufälligen Mischung aus | + ⟩ s und | − ⟩ s.

Leider ist dies nicht möglich. Misst er in der z Richtung, erhält er 50/50 Ergebnisse, wenn Alice sendet | ↑ ⟩ s und | ↓ ⟩ s, aber er würde auch fünfzig/fünfzig Chancen von jedem bekommen | + ⟩ oder | − ⟩ , und damit aus dem ganzen Satz, wenn Alice in der gemessen hatte x Richtung. Unabhängig davon, welche Grundlage Alice gewählt hat oder auf welcher Grundlage er selbst misst, sehen beide Situationen für Bob genau gleich aus.

Die Spinachsen des verschränkten Paares werden also durch Alices Messung verändert, danach sind sie nicht mehr verschränkt. Bob und Alice hätten sich darauf einigen können, nur von oben zu messen, aber da der Aufwärts- oder Abwärtszustand für Alice zufällig war, wäre dies auch für Bob der Fall, nicht von einer nicht übereinstimmenden Messrichtung zu unterscheiden.
Die Wahl der Messgrundlage auf der einen Hälfte eines verschränkten Zustands wirkt sich auf die andere Hälfte aus. Kann dies verwendet werden, um schneller als Licht zu kommunizieren?
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