Angenommen, die Quantenmechanik erlaubt es Ihnen, Teilchen zu klonen. Wie könnte man Quantenverschränkung nutzen, um schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu kommunizieren?
In den 1980er Jahren schlug ein Wissenschaftler vor, Quantenklonen zu verwenden, um Informationen schneller als Licht zwischen verschränkten Teilchen zu senden. Dies führte zu der Entdeckung, dass die Quantenmechanik das Klonen von Quanten verbot.
Stellen Sie sich vor, Alice und Bob teilen sich einen Bell-Zustand:
Beachten Sie, dass dieser Zustand in der wie folgt aussieht Basis:
Wie Sie wissen, misst Alice ihr Qubit in der Basis und bekommt oder , kollabiert auch Bobs Qubit in den entsprechenden Zustand. Andererseits, wenn sie es einmisst Basis, Bobs Qubit wird auch in einen Zustand in den kollabieren Basis.
Stellen Sie sich nun vor, Alice und Bob sind an entgegengesetzte Enden der Milchstraße gezogen, und Bob hat eine Milliarde Kopien seines Qubits erstellt. Normalerweise wäre Bob nicht in der Lage zu unterscheiden, auf welcher Basis Alice ihr Qubit gemessen hat, aber jetzt kann Bob die Hälfte seiner Qubits im messen Basis und die andere Hälfte in der Basis. Die Hälfte, die miteinander übereinstimmt, zeigt die Basis, in der Alice ihr Qubit gemessen hat. Daher könnte Alice, vorausgesetzt, das Klonen beliebiger Quantenzustände wäre möglich, sofort ein paar Informationen an Bob am anderen Ende des Universums senden.
Ich habe einen Weg gefunden, theoretisch 1 klassisches Informationsbit FTL mit 400 verschränkten Paaren und 83% originalgetreuen Kopien zu senden. Es übertrifft 5 Sigma.
Es ist bereits etwas optimiert, aber ich bin mir sicher, dass ich diese 400er-Zahl senken kann. Angenommen Alice will eine klassische „1“ senden, sie misst ihre Hälfte von 400 verschränkten Paaren. Oder sie kann eine klassische „0“ senden, indem sie einfach nichts tut (oder sie ist tot).
Gleich danach macht Bob zwei unvollkommene Kopien von jedem. Jede neue Kopie hat eine Wiedergabetreue von 83,333 % (5/6). Wenn er 20 Gruppen von 20 bildet und jede Gruppe mittelt und dann den Durchschnitt der Mittelwerte nimmt, hat er seine 5-Sigma-Antwort.
(5/6) x (5/6) = (25/36)
Also in der Mitte zwischen der Hälfte ist (43/72) oder ~0,597222 ...
Bekommt er eine höhere Zahl, schickt Alice eine 1
Wenn er eine niedrigere Nummer erhält, hat Alice eine 0 gesendet, oder sie ist tot, oder schläft, oder hat es vergessen, etc. Ein sekundärer „Sendet sie“-Kanal würde dieses Problem lösen.
Und natürlich könnten zwei zusätzliche Kanäle für Bob verwendet werden, um Informationen an Alice zu senden. Ein Vollduplex-Schema wäre auch in der Lage, das Verhältnis von 400: 1 erheblich zu senken, sowie die Überprüfung usw.
Eine weitere Optimierung wäre die Verwendung des Medians anstelle des Durchschnitts.
Damit ließen sich übrigens auch Informationen zeitlich rückwärts mit Qubits statt mit Teilchen wie Photonen oder Elektronen senden. Voila! Die erste Zeitmaschine der Welt! Natürlich liegt im Moment T2 oder Kohärenzzeit nur in der Größenordnung von ~1 Millisekunde. Aber diese Zahl steigt alle 10 Jahre um den Faktor 1000, ähnlich dem Mooreschen Gesetz. Bis 2035 sollten wir also in der Lage sein, Informationen ~1.000 Sekunden in die Vergangenheit zu senden. Genug Zeit, um einen Lottoschein zu kaufen oder ein kleines Gebäude zu evakuieren.
Denken Sie daran, dass alles möglich ist. Früher dachten wir, dass ein Flug schwerer als Luft durch Menschen unmöglich sei; Senden von Sprache über ein Kabel usw.
Und das Senden von Informationen schneller als das Licht oder in der Zeit zurück könnte einige sehr seltsame Paradoxien oder Schlimmeres hervorrufen. Aber das ist dein Problem, nicht meins ;)
Alles Liebe, Brandon Penzkover
PS Bevor mich alle wegen des Messbasisproblems anspringen, denken Sie bitte daran, dass dies ein Netzwerkprotokoll ist. Bob und Alice müssten sich im Voraus auf viele Dinge einigen, also würden sie natürlich einen willkürlichen Blickwinkel wählen und ihn im Auge behalten. Sie könnten sogar ein einfaches Gyroskop verwenden. So würde ich es nicht machen, und ich stimme zu, es ist kein trivialer Punkt, es ist einfach auf verschiedene Weise zu überwinden.
Ein weiteres Problem, das sich die Leute vielleicht fragen, ist die Sicherheit. Was ist, wenn Charles (oder Chuck oder Eve) das Gespräch belauschen möchte? Ich sage, lass sie zumindest zuerst! Können wir das Ding bitte bauen und uns später darum kümmern? Oder gar nicht. Hier geht es um Quantenkommunikation, nicht um Quantenverschlüsselung. Es gibt viele andere Leute, die an diesem anderen, aber verwandten Thema arbeiten.
anna v