EPR-artige Experimente und schneller-als-Licht-Kommunikation unter Verwendung von Interferenzeffekten als Signalmechanismus

Mir ist bewusst, dass eine überlichtschnelle Kommunikation bei Einzelmessungen unmöglich ist, da das Ergebnis jeder Messung zufällig ist. Aber sollte die Messung auf der einen Seite nicht die Wellenfunktion auf der anderen Seite kollabieren lassen, so dass Interferenzeffekte verschwinden würden? Das Durchführen von Messungen an "Bündeln" verschränkter Teilchen würde somit eine FTL-Kommunikation ermöglichen, indem beobachtete Interferenzeffekte erscheinen oder verschwinden. Wie funktioniert ein solches Experiment nicht:

1) Implizieren Sie eindeutig, dass Kommunikation schneller als Licht möglich ist?

oder

2) (falls Nr. 1 abgelehnt wird) Implizieren Sie, dass die Messung einer Hälfte eines verschränkten Paares nicht zum Kollaps der Wellenfunktion der anderen Hälfte führt.

Warum zeigt dieses Gedankenexperiment nicht deutlich, dass wir, wenn wir behaupten, dass FTL-Kommunikation ausgeschlossen ist, auch einen "universellen Zusammenbruch" in der Kopenhagener Interpretation ausschließen müssen?

BEARBEITEN: Hier ist ein Beispiel für ein explizites Experiment (obwohl ich denke, dass sich Experten etwas Besseres einfallen lassen könnten):

Sie können ein Photon mit einem Elektron so verschränken, dass der Winkel des Photons mit der Position des Elektrons an jedem Spalt eines Doppelspaltexperiments korreliert. Wenn das Photon erkannt wird (sein Austrittswinkel wird gemessen), dann ist die Information über den Weg bekannt, und es gibt keine Interferenz. Wird das Photon nicht detektiert, bleibt die Interferenz bestehen.

Das Experiment ist so konzipiert, dass das Photon und das Elektron ungefähr in entgegengesetzte Richtungen gehen, abgesehen von der winzigen Ablenkung, die Informationen über den Weg gibt. Sie stellen eine Reihe von Photonendetektoren in 100-Ly-Entfernung auf einer Seite auf und Ihr Doppelspaltexperiment in 100-Ly-Entfernung in der entgegengesetzten Richtung. Jetzt produzieren Sie die verschränkten Paare in Bündeln, sagen wir aus 100 verschränkten Paaren, die alle jede Millisekunde kommen, wobei ein Myon zwischen jedem Bündel kommt, um als Trennelement zu dienen.

Dann ist die Idee, dass jemand auf der Seite des Photonendetektors Informationen an jemanden senden kann, der das Doppelspaltexperiment beobachtet, indem er selektiv alle Photonen in einigen Bündeln erkennt, in anderen jedoch nicht. Wenn alle Photonen für ein Bündel detektiert werden, dann sollte das entsprechende Elektronenbündel 200 Lj entfernt keine Interferenzeffekte zeigen. Wenn für ein Bündel nicht alle Photonen detektiert werden, dann würde das entsprechende Elektronenbündel 200 Lj entfernt die üblichen Doppelspalt-Interferenzeffekte zeigen (etwa auf einem Phosphorschirm). (Beachten Sie, dass dies keine Kombination von Informationen von der Photonendetektorseite mit der Elektronendoppelspaltseite erfordert, um die Interferenzeffekte zu erhalten. Die Interferenzeffekte würden sich sichtbar zeigen, wenn die Elektronenblitze den Phosphorschirm bevölkern,

Auf diese Weise kann die Person an den Photonendetektoren „1“ und „0“ senden, je nachdem, ob sie die Photonen in einem bestimmten Bündel misst. Angenommen, sie senden „SOS“ im Morsecode. Dies erfordert 9 Bündel, und dies dauert 900 Millisekunden, was weniger als 200 Jahre sind. Der Punkt ist, dass ein solches Experiment nur funktionieren würde, wenn man davon ausgeht, dass die Messung des Photons die Wellenfunktion wirklich nichtlokal kollabieren lässt.

Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/3158/2451 und darin enthaltene Links.
@Qmechanic, nachdem ich den ganzen Thread gelesen habe, glaube ich leider nicht, dass er sehr eng verwandt ist. Auf diese Frage suche ich noch eine Antwort. Dieser Thread berührt überhaupt nicht die Frage der Kommunikation durch "Ein- und Ausschalten" von Störeffekten durch Messung.
Die Antwort von Luboš Motl ist unvernünftig stumpf. Er hätte einfach sagen sollen, dass der Vorgang des Verschränkens der beiden Teilchen eine Messung ist, die das Interferenzmuster zerstört, ohne weitere Bedingungen für zusätzliche Informationen. Sie könnten nur zwei unterschiedliche Ergebnisse "messen" (dh nachbearbeiten), indem Sie Informationen konditionieren, da sich die unbedingte Beobachtung an einem Ort nicht von den Aktionen am anderen Ort ändert (und kann), die kausal getrennt sind.
Ich wollte nur meine 2 Cent zu den Themen hinzufügen. Was Sie fragen, ist eine berechtigte Frage, über die viele nachgedacht haben. Lesen Sie den Wikipedia-Artikel en.wikipedia.org/wiki/Delayed-choice_quantum_eraser . In dem Artikel gibt es eine Erklärung, auch wenn sie kompliziert ist, warum Sie die Kausalität nicht mit Experimenten mit verzögerter Auswahl verletzen können, da sie derzeit implementiert sind. Einige mögen jedoch argumentieren, dass eine solche Kausalitätsverletzung möglich ist, wenn das Experiment in irgendeiner Weise modifiziert wird.

Antworten (2)

Es gibt kein Experiment, bei dem echte Informationen schneller als Licht gesendet werden könnten, und es gibt keinen Widerspruch zwischen dieser Tatsache und der Quantenmechanik – wie sie von der Kopenhagener Schule aufgebaut wurde. Ganz im Gegenteil, für eine Beschreibung bekannter Experimente, die mit der speziellen Relativitätstheorie und ihren allgemeinsten Konsequenzen, Lokalität und Kausalität kompatibel ist, ist die richtige, Kopenhagen-ähnliche Interpretation der Quantenmechanik erforderlich.

Sie müssten Ihr Experiment ausführlich beschreiben, wenn Sie ernsthaft über die Interferenz und deren Verschwinden diskutieren wollten.

Wenn jedoch verschränkte Paare erzeugt werden, trägt ganz allgemein ein einzelnes Teilchen aus diesem Paar nicht selbst zu einem Interferenzmuster bei. (Ein typisches Beispiel ist ein verschränktes Elektron-Photon-Paar, bei dem das Elektron an einem Doppelspaltexperiment teilnimmt und das Photon verwendet wird, um das Elektron zu "betrachten". Das Photon wird mit dem Elektron verschränkt, aber das eigene Interferenzmuster des Elektrons verschwindet.) Das Interferenzmuster kann nur erahnt werden, wenn man einige geeignete gemessene Eigenschaften beider Teilchen in dem verschränkten Paar vergleicht. Aber das ist erst viel später möglich, wenn diese Messergebnisse an einen einzigen Ort übermittelt werden, und weil der Vergleich viel später erfolgt, können damit keine Informationen schneller als Licht übertragen werden.

Wenn das Photon nicht für ein Bündel von 100 Elektronen gemessen wird, wird ein Interferenzmuster beobachtet. Wenn das Photon wiederholt für ein Bündel von 100 Elektronen gemessen wird, wird kein Interferenzmuster beobachtet. Rechts?
@ user1247 Es hat keinen Sinn, bei einer vage beschriebenen Situation mit den Händen zu winken. Wie Luboš sagte: "Sie müssten Ihr Experiment detailliert beschreiben, wenn Sie wollten, dass die Interferenz und ihr Verschwinden ernsthaft diskutiert werden" : Sie müssen uns mitteilen, welche Messungen Sie vorschlagen, um die Situation zu analysieren.
@dmckee, ich gehe mit dem Beispiel, das mein Lubos selbst geliefert hat (ein verschränktes Elektron-Photon-Paar). Werde ich an einen anderen Standard gehalten? Ich dachte, wir hätten hier ein gemeinsames Vokabular von Lubos.
Dieses Beispiel ist unvollständig. Sie müssen das gesamte Experiment beschreiben. Was würdest du mit jedem Partikel machen und wie würdest du das Timing arrangieren (und aus welchem ​​Blickwinkel)?
@dmckee, ich finde das etwas unfair, denn entweder verstehst du meine Frage oder nicht. Wenn Sie meine Frage verstehen, ist eine so strenge Anforderung unnötig: Ich bin kein Spinner, der versucht, SR hier zu widerlegen oder ein neuartiges Experiment zu entwickeln (ich bezweifle sehr, dass mein Denken hier neuartig ist), ich frage nur eine ziemlich grundlegende Frage Frage zu EPR-Experimenten.
@ user1247 - Sie haben geschrieben: "Ich denke, das ist ein bisschen unfair, da Sie meine Frage entweder verstehen oder nicht. Wenn Sie meine Frage verstehen, ist eine so strenge Anforderung unnötig:" - Nein, das ist ungültige Logik. Wir haben Ihre Frage perfekt verstanden und wir konnten auch perfekt erkennen, dass sie nicht vollständig war, sodass sie nicht genau genug beantwortet werden konnte. Es gibt keinen Widerspruch zwischen diesen beiden Dingen. Es gibt viele verständlich formulierte Fragen, die noch niemandem genügend Daten liefern, um eine aussagekräftige eindeutige Antwort geben zu können.
@lubos, könnten Sie mir dann sagen, was an dem von mir bereitgestellten Beispiel eines Experiments falsch ist (siehe Bearbeitung des ursprünglichen Beitrags)?
Hallo Benutzer, ich nehme an, dass Sie mit dem Winkel des Photons seine Bewegungsrichtung (Impuls) meinen. Das ist kein Problem, außer dass es das Standard-Gedankenexperiment ist, das zeigt, warum man nicht gleichzeitig die Richtungsinformationen messen und das Interferenzmuster sehen kann. Ich habe es bereits besprochen, aber ich kann es noch einmal tun. Wenn Sie die Richtungsinformationen erhalten möchten, muss ein Photon mit ausreichender Energie, dh einer kurzen Wellenlänge, auf das Elektron treffen, und in diesem Fall trägt das Elektron nicht zum Interferenzmuster bei, da es durch das Photon von verzerrt wird hoch P .
Ich glaube nicht, dass Sie auch nur einen verständlichen Versuch unternommen haben, eine Möglichkeit zu entwickeln, Informationen schneller als Licht zu senden. Ich sehe zumindest keine. Erstens schlagen Sie implizit vor, dass es für das Interferenzmuster der Elektronen von Bedeutung ist, ob die Photonen anders verarbeitet wurden, nachdem sie mit den Elektronen interagiert und sich mit ihnen verschränkt haben. Es spielt überhaupt keine Rolle, was mit den Photonen nach der Verschränkung/Wechselwirkung mit den Elektronen passiert. Das Verhalten der Elektronen wird vollständig durch den verschränkten Zustand mit den Photonen bestimmt, und das zukünftige Schicksal der Photonen spielt keine Rolle.
Zweitens scheint es, dass Sie die Richtung der Photonen oder einiger Photonen oder was auch immer messen wollen, Sie sind sich noch nicht sicher, und diese Informationen werden anscheinend verwendet, um einige Informationen schneller als Licht zu senden. Aber Sie geben immer noch nicht an, wie Sie das erreichen wollen. Wenn Sie diese Informationen auf irgendeine Weise senden, werden die Informationen langsamer übertragen als c. Die Elektronen bewegen sich auch langsamer als c.
Jemand, der einige Messungen sowohl von Elektronen als auch von ihren Mitphotonen kannte, könnte etwas darüber sagen, was in der Nähe des Wechselwirkungsereignisses geschah. Aber dieser "Jemand" existiert erst viel später - weil er warten muss, bis die Informationen aus der Messung des Photons und der Messung des Elektrons an diesem Ort ankommen, und diese Informationsübertragung kann einfach nicht superluminal sein und Sie haben kein Schlupfloch gefunden , entweder.
Hallo Lubos (sorry, dass ich deine Antwort erst jetzt gesehen habe), deinem ersten Absatz (als Antwort auf meinen letzten) stimme ich vollkommen zu. Das ist in der Tat, was ich sage. Wenn festgestellt wird, dass das Photon genügend Energie hatte, um Informationen über die Richtung zu geben, sollte das Elektron keine Interferenz zeigen. Wenn nicht, dann sollte das Elektron Interferenz zeigen. Das sind alles übliche Sachen.
Sie sagen, dass ich "implizit behaupte, dass es für das Interferenzmuster der Elektronen von Bedeutung ist, ob die Photonen anders verarbeitet wurden, nachdem sie mit den Elektronen interagiert und sich mit ihnen verschränkt haben". Nein, ich gebe ein explizites Beispiel. Werden die Photonen detektiert, dann gibt es eine Richtungsinformation. Wenn sie es nicht sind, dann gibt es keine. Rechts?
Dann sagst du "aber du gibst immer noch nicht an, wie du das erreichen willst." Ja, ich will. Ausdrücklich. Hast du meinen Beitrag nicht gelesen? Sie haben Gruppen von verschränkten Elektronen und Photonen. Wenn Sie für eine Gruppe die Richtungsinformationen messen, entspricht dies einer "1", da keine Interferenz zu sehen ist. Wenn Sie keine Richtungsinformationen messen, entspricht dies einer "0", da Interferenzen zu sehen sind. Wenn gesagt wird, dass die Wellenfunktion nicht-lokal über Kopenhagen kollabiert, dann ermöglicht die Messung von Welche-Weg-Informationen außerhalb des Lichtkegels der Elektronen, dass solche "1" und "0" schneller als Licht gesendet werden.

Ich gehe weiter und beantworte meine eigene Frage. Ich denke, das Problem ist, dass es in meinem vorgeschlagenen Experiment niemals die Möglichkeit geben würde, ein Interferenzmuster zu beobachten, ohne zuerst die Verschränkung zu zerstören, die (durch Messung der Photonenpakete) das Ein- oder Ausschalten der Interferenz auf der Elektronenseite ermöglichen würde. Die Verschränkung zwischen Elektron und Photon impliziert, dass es kein Interferenzmuster geben würde, unabhängig davon, ob die Photonen beobachtet werden oder nicht. Die einzige Möglichkeit, die Interferenz wieder einzuführen, wäre beispielsweise, die Elektronen vor dem Doppelspalt durch einen kleinen Spalt gehen zu lassen, um ihre Wellenfunktion zu spreizen. Aber dadurch wird das Elektron mit dem Schirm mit dem ersten Schlitz darin verschränkt und seine Verschränkung mit dem Photon effektiv gelöscht, es sei denn, der Impuls des Schirms mit dem ersten Schlitz kann mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden, nachdem das Elektron ihn passiert hat. Interferenzen treten jedoch nur auf, wenn der Impuls des Bildschirms nicht mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden kann, ohne die entsprechende Unsicherheit in der Position des Bildschirms zu beeinträchtigen. Unter der Annahme, dass das Niveau dieser Unsicherheit nicht nach Belieben kontrolliert werden kann, kann das Auftreten von Interferenzen nicht durch einen entfernten Photonen-/Schirm-Messer ein- und ausgeschaltet werden.

Es kann aufschlussreich sein, nachzulesen unter Warum erfordert das Dopfer-EPR-Experiment eine Zufallszählung? inkl. Antworten, Kommentare, Referenzen, ...
@ user12262, aber dort behauptet der am häufigsten gewählte Beantworter in seinem verlinkten Artikel ( vixra.org/abs/1103.0095 ), dass die FTL-Kommunikation genau so möglich ist, wie in dieser Frage gefragt. Angesichts der Tatsache, dass der Konsens gegen eine solche Möglichkeit zu sein scheint, trägt dies nur zu meiner Verwirrung bei ...
user1247: " but there ["Dopfer EPR", PSE/q/79427 ] the top voted answerer behauptet [...] " -- Und da habe ich auch meine Antwort gegeben, was durchaus als Gegenbehauptung verstanden werden kann . Also, wie meistens, musst du auch das für dich selbst herausfinden. Haben Sie bestimmte Folgefragen zu meiner Antwort (oder den nachfolgenden Kommentaren) dort? In der Zwischenzeit schaue ich mir Ihre Antwort hier noch einmal an. Ich versuche, hier eine konkrete Folgefrage zu stellen (das kann einige Tage dauern) ...
@ user12262, nein, ich glaube, ich verstehe Ihre spezielle Antwort. Die Schwierigkeit besteht im Allgemeinen darin, dass die Literatur zu solchen Experimenten etwas spärlich zu sein scheint, außer von Cramer et al., die anscheinend einen Minderheitenstandpunkt vertreten.
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