Quantumbits manipuleren met elektrisch veld

[Mastermind]

Ik las dit artikel op de frontpage:
nieuws: Nederlanders manipuleren quantumbits met elektrisch veld

en meteen schoot mij een zeer nuttige toepassing te binnen:

Een fenomeen in de quantummechanica is "quantumverstrengeling", dat betekent dat als 1 elektron gesplit wordt ze de gespiegelde eigenschappen van elkaar krijgen op het moment dat 1 van de twee gemeten wordt, ongeacht de afstand tussen die twee.

Als men nu met de nieuw ontdekte technologie een elektron die verstrengeld is met een elektron aan de andere kant van de wereld (hypothetisch) manipuleert en gaat meten, dan zou zijn gespiegelde tweelingbroer de tegengestelde spin aannemen.

Als je dus de meting aan de ene kant van de aarde uitvoert, dan moet, als er gemeten wordt aan de andere kant van de aarde er een omgekeerd bitpatroon ontstaan van de kant waar het eerste gemeten is, klopt dat? Als je dit combineert met de ontdekking dat men dit bitpatroon kan manipuleren, is dit dan lag-loze informatieoverdracht?

De quantum-bits worden in feite instaantaan overgebracht naar ver weg. Zou je zo met die qubits tekst of afbeeldingen sneller dan het licht kunnen "verzenden"?

[MistrX]

Iets zegt me dat het niet zou kunnen omdat dit ook informatieoverdracht suggereert die sneller zou zijn dan het licht.

[muksie]

De wetenschappelijke verklaring waarom het niet zou kunnen heet volgens mij het no-signaling theorem. In het kort komt het er (als ik het goed begrepen heb) op neer dat je weliswaar kunt weten wat de ander gaat waarnemen NADAT je zelf een meting hebt gedaan, maar je kunt niet zelf bepalen wat jij gaat waarnemen, en daarmee dus ook niet wat de ander gaat waarnemen.

Hoe zich dit precies verhoud met hetgeen in het FP artikel staat, kan ik niet zeggen. Echter, volgens het FP artikel was het al langer mogelijk om de draaing van electronen in een quantum bit te controleren, echter kan dit nu op een andere manier dan eerst (zodat het nu potentieel ook toepasbaar is in chips). Ik neem aan dat er wat betreft theoretische toepassingen van quantum entanglement dus niets verandert, maar alleen de praktische toepasbaarheid (namelijk in chips).

Daarnaast is een qubit v.z.i.w. niet altijd een electron waarbij de waarde opgeslagen is als de draairichting van de electronen, maar kan het ook een heel ander deeltje zijn (bijv. een foton) of een andere QM eigenschap (bijv. spin, elektrische lading etc.).

[Juup]

Mastermind schreef op maandag 27 december 2010 @ 09:38:
Als men nu met de nieuw ontdekte technologie een elektron die verstrengeld is met een elektron aan de andere kant van de wereld (hypothetisch) manipuleert en gaat meten, dan zou zijn gespiegelde tweelingbroer de tegengestelde spin aannemen.

Nee, dit is incorrect. De verstrengelde toestand betekent dat op het moment van creatie van dit deeltjespaar de ene een tegengestelde spin heeft aan de andere.
Dat betekent niet dat als je daarna 1 deeltje manipuleert, dat enig effect heeft op het andere deeltje.

Mastermind schreef op maandag 27 december 2010 @ 09:38:
De quantum-bits worden in feite instaantaan overgebracht naar ver weg. Zou je zo met die qubits tekst of afbeeldingen sneller dan het licht kunnen "verzenden"?

Hoe kom je erbij dat deze informatie instantaan wordt overgebracht?
Deze (niet-bestaande) informatie-overdracht zou gewoon met de lichtsnelheid gaan.

[ Voor 46% gewijzigd door Juup op 27-12-2010 16:06 ]

[Brent]

De moeilijkheid zit hem erin de quanta naar de andere kant van de aarde te krijgen, en ze daar ongestoord te laten tot je je meting wilt gaan doen. Omdat dit transport met de lichtsnelheid gaat worden er geen natuurwetten geschonden (de informatie is er in zekere zin al). Het enige wat je doet is het 'aflezen' uitstellen naar een later moment.

Een ander probleem is dat je nooit zult weten wanneer iemand informatie probeert door te geven, zonder een meting te doen. Al is het zo dat als je verstrengelde quanta aan de andere kant van de wereld op zeker moment beroerd worden en zo jouw toestand vast leggen, kun jij met een meting nooit vast stellen wanneer dit het geval is geweest. Je zou kunnen zeggen dat de toestand voor aantasting random is en erna niet, dus misschien is het op basis van entropie vast te stellen of je met echte data te maken hebt of niet.

[Mastermind]

Juup schreef op maandag 27 december 2010 @ 15:57:
[...]

Nee, dit is incorrect. De verstrengelde toestand betekent dat op het moment van creatie van dit deeltjespaar de ene een tegengestelde spin heeft aan de andere.
Dat betekent niet dat als je daarna 1 deeltje manipuleert, dat enig effect heeft op het andere deeltje.

Hmm ik dacht dat pas op het moment dat er gemeten wordt de golf vervalt in een vaste positie, en het andere deeltje de tegenovergestelde spin aanneemt.

[...]

Hoe kom je erbij dat deze informatie instantaan wordt overgebracht?
Deze (niet-bestaande) informatie-overdracht zou gewoon met de lichtsnelheid gaan.

Als je de spin van het ene deeltje meet, vervalt de "superpositie" (de NULL krijgt een waarde), en weet je ook meteen de spin vh van het tweeling-deeltje aan de andere kant van de globe (namelijk de andere kant op). Dus zou je kunnen zeggen dat je instantaan iets over het andere deeltje weet.

Als men de quantumbits nu inderdaad bij het meten zelf al een draai kunnen geven, zou je het tweelingdeeltje verderop ook een waarde geven. Maar als het bij het meten niet te beinvloeden is, maar pas daarna dan heeft het geen nut inderdaad.

[NickThissen]

Mastermind schreef op maandag 27 december 2010 @ 16:19:
[...]
Als je de spin van het ene deeltje meet, vervalt de "superpositie" (de NULL krijgt een waarde), en weet je ook meteen de spin vh van het tweeling-deeltje aan de andere kant van de globe (namelijk de andere kant op). Dus zou je kunnen zeggen dat je instantaan iets over het andere deeltje weet.

Als men de quantumbits nu inderdaad bij het meten zelf al een draai kunnen geven, zou je het tweelingdeeltje verderop ook een waarde geven. Maar als het bij het meten niet te beinvloeden is, maar pas daarna dan heeft het geen nut inderdaad.

Dit is hetzelfde alsof je twee koffers neemt en in een koffer een rood papiertje legt, en een de andere koffer een blauw papiertje. Zet een willekeurige koffer op de maan en laat de andere thuis. Zodra jij nu een koffer openmaakt kun je zien welke kleur jij hebt, en weet je ook instantaan welke kleur de andere koffer heeft. Is dit informatie overdracht? Nee, natuurlijk niet.
Verder kun jij natuurlijk niet bepalen of je de rode of blauwe koffer openmaakt dus berichten versturen is hiermee volstrekt onmogelijk.

[Verwijderd]

NickThissen schreef op vrijdag 31 december 2010 @ 11:58:
[...]

Dit is hetzelfde alsof je twee koffers neemt en in een koffer een rood papiertje legt, en een de andere koffer een blauw papiertje. Zet een willekeurige koffer op de maan en laat de andere thuis. Zodra jij nu een koffer openmaakt kun je zien welke kleur jij hebt, en weet je ook instantaan welke kleur de andere koffer heeft. Is dit informatie overdracht? Nee, natuurlijk niet.
Verder kun jij natuurlijk niet bepalen of je de rode of blauwe koffer openmaakt dus berichten versturen is hiermee volstrekt onmogelijk.

Nee, dat is niet hetzelfde. De uitkomst van de spin meting licht namelijk niet vast bij de creatie van het verstrengelde paar. Pas als je gaat meten komt de spin richting van de deeltjes vast te liggen en als je de ene weet, weet je ook de spin van de andere.

Het onderscheid tussen de situatie die jij beschrijft (wat in de literatuur bekend staat als een (lokale) verborgen variabele) en de situatie zoals die van toepassing is bij twee kwantumverstrengelde deeltjes, wordt duidelijk als je de spin van de deeltjes in verschillende richtingen gaat meten en kijkt naar de correlaties tussen die metingen en hoe die afhangt van de hoek tussen de metingen. Het Bell theorema zegt dat deze correlatie in het kwantummechanische geval groter is dan je kan verklaren op basis van een verborgen variabele. Dit effect is in de jaren '80 experimenteel geverifeerd door Alain Aspect.

[NickThissen]

Ik bedoelde dan ook 'hetzelfde' als in: er wordt met deze koffers geen informatie verstuurd (en je kan er dus ook niet mee communiceren), net zoals er geen informatie verstuurd wordt bij het meten van de spin. Ik bedoelde enkel aan te geven dat het feit dat je instantaan weet wat de spin van het andere deelte is (of: de kleur in de andere koffer) dat dat niet betekent dat die informatie op een of andere manier 'verstuurd' is en dat je daar dus niet mee kan communiceren.