Gedankenexperiment über No-Cloning-Theorem und FTL-Informationen

Irgendetwas stimmt mit Ihrem Schema nicht - es kann einfach überhaupt nicht funktionieren (wir müssen nicht einmal No-Cloning aufrufen):

Das Positron wandert zu Alice, das Elektron zu Bob. Wenn Alice das Positron in Spin-Down-Richtung misst, erstellt Bob mit einem Klongerät viele Kopien des Elektrons und misst sie dann. Wenn er alles dreht, weiß er, dass Alice die Messung vorgenommen hat.

Alice kann nicht "in Spin-Down-Richtung" messen. Sie kann nur entlang einer Achse messen und das Ergebnis sagt entweder nach oben oder nach unten. Wenn der Zustand nicht so vorbereitet wurde, dass Alice immer den Spin-Down misst (in diesem Fall sagt die Alice-Messung ihr nichts, weil der Zustand Spin-Down war, bevor sie gemessen hat), wird sie immer eine Mischung aus Spin-Up und -Down messen . Um "alle Spindowns" zu haben, müsste sie nachselektieren - aber dieses Ergebnis muss an Bob übermittelt werden. In jedem Fall misst Bob eine Mischung aus Spin-Ups und -Downs, unabhängig davon, was Alice misst, oder der Zustand wurde so vorbereitet, dass Bob immer Spin-Down misst (unabhängig von einer Messung von Alice).

BEARBEITEN: Bevor Sie erweitern, lassen Sie mich eine Version dieses sofortigen Kommunikationsprotokolls von hier aus kommentieren: Scientific American

Entscheidend ist, dass es keine „Spin-Down-Messung“ gibt. Wie gesagt, so etwas ist unmöglich. Stattdessen funktioniert das Schema wie folgt:

Nehmen wir an, dass Alice und Bob ein maximal verschränktes Elektron-Positron-Paar teilen und wir nehmen an, dass sie vollständig antikorreliert sind (dh wenn wir eine Basis wählen, wenn das Ergebnis für Alice positiv ist, wird es für Bob negativ sein und so weiter).

Alice hat zwei Messungen: Spin nach oben/unten oder links/rechts. Beachten Sie, dass dies zwei verschiedene Richtungen sind, die sie misst, von denen jede zwei Ergebnisse hat! Jetzt wählt Alice eine der Basen und misst das Elektron und wenn wir Verschränkung annehmen, hat das Positron dann den entgegengesetzten Spin. Wenn Bob das Partikel klonen könnte, könnte er in Aufwärts-/Abwärtsrichtung messen. Wenn er eine Mischung bekommt, hat Alice links/rechts gemessen, wenn er die ganze Zeit entweder hoch oder runter kommt, hat Alice hoch/runter gemessen. Da eine Klonmaschine nicht existieren kann, ist dies ein Widerspruch.

Ihre Idee war es, eine Klonmaschine für die Aufwärts-/Abwärtsdrehrichtung zu nehmen. Das ist natürlich möglich, aber das Ergebnis ist immer das gleiche: Wenn Alice in Aufwärts-/Abwärtsrichtung gemessen hat, ist sein Positron oben oder unten. Da Alice 50 % der Zeit nach oben misst, misst Bob 50 % der Zeit „nach unten“. Sein Zustand sieht völlig durchwachsen aus. Wenn Alice nach links/rechts misst, ist Bobs Zustand entweder „links“ oder „rechts“ – in jedem Fall, wenn er nach oben/unten misst, wird er in 50 % der Fälle „unten“ sein. Sein Ergebnis wird jedes Mal dasselbe sein.

Sie denken vielleicht: Aber was ist, wenn ich Up/Down-Klonen anwende? Das Problem ist, dass diese Klonmaschine nur auf folgende Weise funktionieren kann: Sie messen das Teilchen und präparieren es entsprechend dem Ergebnis, das Sie erhalten haben, und dies ist eine perfekte Klonmaschine, denn wenn Sie einen reinen Zustand in der Auf/Ab-Basis haben, dann es ist entweder „oben“ oder „unten“, daher wird eine Messung zeigen, um welches der beiden es sich handelt. Die Anwendung dieser Maschine wird also eine Reihe von Zuständen erzeugen, die immer das gleiche Ergebnis liefern.

Angenommen, das Teilchen befindet sich in einem Zustand von$\frac{1}{\sqrt{2}}$nach oben +$\frac{1}{\sqrt{2}}$runter. Es besteht eine 50-prozentige Chance, es zu messen, und eine 50-prozentige Chance, es herunterzumessen. Wenn Sie dies mehrmals durch den unvollkommenen Kloner laufen lassen, ist nicht die Hälfte der Klone oben und die andere Hälfte unten. Angenommen, der erste Klon ist aktiv. Da es den Partikel-Spin-Up gemessen hat, ist es jetzt Spin-Up, und jeder zusätzliche Klon wird Spin-Up sein.

Kümmern Sie sich nicht wirklich um das Schema oder die Statistiken. Die Leute werden viel über diese Dinge reden, aber die Idee hinter Mathematik und „Theoremen“ (und ironischerweise der Syntax) ist es, auf einer niedrigen Ebene zu argumentieren, dass der Verstand schlecht im Verfolgen ist. Das bedeutet, dass "Gedankenexperimente", die auf Details zurückgreifen, um eine Hypothese in Frage zu stellen, anfällig für Zaubertricks sind: Sie scheinen nur so lange zu überleben, wie es an Verständnis mangelt.

Es gab zum Beispiel eine Zeit, in der die klügsten Menschen der Welt Gedankenexperimente über Algebra, die Eigenschaften von Polygonen und die Umwandlung von Blei in Gold durchführten. Sie wurden in der Regel entweder als falsch erwiesen oder schließlich trivialisiert, und die Gedankenexperimente verschwanden. Die bloße Existenz von Gedankenexperimenten – oder sogar der Drang, sie zu entwickeln – ist also normalerweise ein diskretes, unfehlbares Zeichen dafür, dass die „Theorie“ nicht zusammenhängt oder mit Rauschen getrübt ist, das sie unnötig komplex macht (Quantum Computing ist wahrscheinlich letzteres – und das ist es, worüber wir sprechen: Quantensignalverarbeitung).

Ich gehe also nicht auf das Schema ein, aber ich möchte einige Dinge in Begriffen hervorheben, die ein bisschen relevanter sind als ein physikalisches „Theorem“ in einem ungelösten Bereich: nicht klassifizierte Quantencomputer/ Photonik .

A) Quantenüberlagerung$=$Quantenverschränkung$=$Quantenkohärenz

B) Es wurde kürzlich anerkannt, dass Quantenkohärenz$=$Optische Kohärenz (dh Photonenkohärenz ist mehr oder weniger dasselbe wie Quantenkohärenz)

Und da Holographie und holographische Techniken in den letzten 60 Jahren regelmäßig verwendet wurden und unter der Schirmherrschaft der nationalen Sicherheit aus dem wissenschaftlichen Diskurs verschwunden sind, kann man vielleicht mit Sicherheit sagen, dass die Photonenkohärenz ständig aufgezeichnet und wiedergegeben wird, und kohärente (verschränkte) Wahlen zu booten! (tatsächlich jedes Mal, wenn eine Technik verwendet wird, die auf Elektronenholographie beruht)

Also kenne ich dieses "No-Cloning-Theorem" nicht. Klingt ein bisschen nach „No-Fish on Fridays“: Eines dieser Dinge, die die Leute einfach sagen und tun, für die aber niemand wirklich eine Rechtfertigung finden kann. Wie auch immer, ich bin sicher, es gibt viele Papiere da draußen. Aber ich bin mir nicht sicher, warum Holographie funktioniert, wenn Kohärenz nicht geklont werden kann. Das Universum – und alles, was auf einen Strahlteiler angewiesen ist – macht sonst einfach keinen Sinn.

Und ich bin mir sicher, dass unsere einzige Quelle für das No-Cloning-Theorem Texte und Symbole sind, die nur die am tiefsten Verwurzelten entziffern können ... das und nicht schlüssige Experimente mit neu erfundenen Messtechniken.

Holographie gibt es jedoch seit 1941 und ist etwas, das Sie in Ihrem Garten tun können, solange Sie ein paar Dollar ausgeben.

Und ich belasse es dabei: Die Argumente, die ich über das No-Cloning-Theorem gehört habe (abgesehen von symbolischem Kauderwelsch, das vorgibt, Probleme mit experimentellen Fehlern zu überwinden), beziehen sich auf Kausalität. Und wo sie sich auf Kausalität beziehen, greifen sie auf die alte philosophische Trope zurück: Wie kann ein Baum in den Wald fallen, ohne dass jemand da ist, der ihn beobachtet, ohne die Kausalität zu verletzen?

Und die gesamte Überlagerung, Kommunikation, lichtbegrenzte Kommunikation usw. ergibt sich aus diesem philosophischen Kern, der, wie wir meinen, bedeutungslos ist, wenn er im Licht eines normalen mathematischen Beweises betrachtet wird.

Jedes iff-mathematische Konzept muss in beide Richtungen bewiesen werden: Wenn Sie Schrödingers Katze nehmen und die Überlagerung des Rests der Welt relativ zur Katze untersuchen, wenn der Herr der Katze entscheidet, die Truhe zu öffnen und die Katze herauszunehmen, basierend auf der Zerfallsrate von ein weiteres Isotop außerhalb der Truhe, dann leben und sterben unendlich viele Katzen, unendlich viele Wissenschaftler öffnen die Truhe und das Universum explodiert.

Es ist jedoch möglich, dass es nur ein Universum gibt, wenn einige Aspekte der Katze, des Wissenschaftlers, des Isotops in der Brust und des Isotops neben dem Wissenschaftler null Abstand voneinander haben und durch einige in ständiger Kommunikation stehen globale Informationssingularität. Aber das würde etwas ganz anderes einführen. Das ist das Reich der Science-Fiction, und natürlich sind unendliche Katzen, Wissenschaftler, Amys und Bobs, die leben, sterben und zufällig FTL-Versionen von Shakespeare mit unendlichen Quantenaffen senden, viel vernünftiger.