Superluminalna komunikacija: mentalna vežba

Ovo je prilično tehnički orijentisan članak u kome ću izneti ideju za moguću supersvetleću komunikaciju, pogodnu za vežbanje veština kritičkog mišljenja i objektivne analize.

Da bi se zaobišla prirodna brzina ograničenja svetlosti, ovaj pristup koristi takozvano Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) stanje kvantne isprepletenosti. Za razliku od mnogih prethodnih pokušaja da se parovi kvantno isprepletenih čestica koriste za ovu svrhu, ovaj pristup koristi kvantno isprepletanje grupa od tri čestice. Postoje dva takva stanja: GHZ i V-stanje.

Moram da naglasim da ova ideja nije zasnovana na dobijanju rezultata merenja zamršenih čestica u različitim postavkama ili pokušaju da se na neki način natera čestica na jednoj strani u željeno kvantno stanje (što je, naravno, nemoguće). Umesto toga, ovaj pristup je orijentisan na uočavanje različitih količina zapetljanosti u tripartitnim GHZ (ili čak V-stanje) grupama.

Ako postoji sistem od tri čestice u GHZ stanju kvantne isprepletenosti, to u suštini znači da su njihova kvantna stanja međusobno korelirana. Međutim, korelacija između bilo koje od ove dve čestice unutar sistema je delimična, dok je isprepletenost sistema kao celine puna i stabilna.

Ovo rezonovanje ima važnu premisu: kad god se jedna od čestica unutar GHZ sistema meri u ortogonalnom pravcu, ona se odvaja od druge dve. Na drugoj „strani“ sistema, te dve druge čestice se potpuno zapetljaju jedna sa drugom, odnosno ostaju u maksimalno upletenom Bell stanju. S druge strane, kad god se jedna od čestica unutar GHZ sistema meri duž privilegovanog Z pravca, upletenost sve tri čestice je potpuno uništena. To znači da se ne samo da se izmerena čestica rastavlja, već se i druge dve raspliću jedna od druge i od prve čestice. Drugim rečima, ostavljeni su u „čistom“ ili „mešanom“ stanju.[1]

U skladu sa osnovnim elementima pomenutim gore, ovaj pristup FTL komunikaciji je predstavljen u nastavku u obliku misaonog eksperimenta.

Dakle, možemo zamisliti da je jedna od ovih čestica na Zemlji sa Alisom, koja ima odgovarajuću opremu za merenje. Druge dve čestice tog sistema su kod Boba, koji ih je doneo sa sobom na Mars, takođe sa odgovarajućom mernom opremom. Iako su fizički odvojene, sve tri čestice su sačuvale svoje GHZ stanje isprepletenosti.

[1] „Iako naivno merenje treće čestice GHZ stanja rezultira neupletenim parom, pametnije merenje, duž ortogonalnog pravca, može ostaviti iza sebe maksimalno zamršeno Bell stanje. (...) Pouka koju treba izvući iz ovoga je da je preplitanje u paru u GHZ suptilnije nego što se čini pri merenju Z-direktno uništavanje: preplitanje u paru, ali druga merenja (duž različitih ose) ne."

Izvor: Vikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Greenberger%E2%80%93Horne%E2%80%93Zeilinger_state

U prethodno dogovorenim vremenskim intervalima, u zavisnosti od poruke koju želi da pošalje Bobu, Alisa vrši merenje na svom jednočestičnom delu GHZ sistema. Ona meri njegovo kvantno stanje ili duž privilegovanog Z pravca ili duž ortogonalnog pravca.

Na Marsu, Bob redovno vrši odvojena merenja na svoje dve čestice u istim vremenskim intervalima (prethodno dogovoreno sa Alisom).

Ako Alis izvrši merenje u ortogonalnom pravcu, njena čestica se ne isprepleće od druge dve na Marsu, ali Bobov par od dve čestice postaje međusobno potpuno isprepleten. On meri obe svoje čestice odvojeno, upoređuje rezultate i saznaje da su njihova kvantna stanja 100% u korelaciji. (Možda bi trebalo da postoji još nekoliko ovakvih merenja na sličnim GHZ sistemima da bi se utvrdilo da li su parovi u potpunosti korelisani ili ne.) Stoga, iako se nikakva informacija zaista ne prenosi sa Zemlje na Mars, Bob odmah pretpostavlja da je Alisa izvršila merenje u ortogonalnom pravcu jer su njegove čestice u potpunosti korelisane, i tu činjenicu on prevodi u jednostavnu poruku, recimo „DA1.

Ako Alis izvrši merenje u pravcu Z, Bob postaje svestan toga jer kada meri svoj par čestica u GHZ stanju i dobije informacije o njihovim kvantnim svojstvima, vidi da su odvojene jedna od druge. Pošto sada zna da je Alisa izvršila merenje u pravcu Z, on prevodi ovo stanje raspletenosti između svoje dve čestice kao „NE“ ili 0.

Alis i Bob mogu imati nizove ovih tročestičnih GHZ sistema, od kojih svaki ima jednu česticu na Zemlji i dve čestice na Marsu, i obrnuto. Oni koriste ove nizove za višestruku razmenu jednostavnih informacija i, ako je potrebno, za određivanje sa velikom sigurnošću da li su dve druge čestice u svakom sistemu potpuno upletene ili ne. Štaviše, trebalo bi da postoji više merenja za svaku stranu kako bi se osiguralo da podrhtavanje mernih alata ne može da promeni redosled merenja.

Imajte na umu da bi se sličan pristup mogao primeniti na drugu vrstu tripartitnog zapletenog stanja – takozvano V-stanje. U njemu su i tri čestice upletene kao sistem, čestice su u izvesnoj meri međusobno isprepletene, ali kada se meri na jednom od njegovih konstituenata, to ne uništava isprepletenost druge dve čestice – naprotiv, isprepletenost traje i čak postaje puna.

U ovom slučaju, takođe u redovnim, prethodno dogovorenim vremenskim intervalima, Alisa ili uzima ili preskače svoje merenje. Na Marsu, Bob bi uvek vršio merenja na svom nizu čestica. Da je Alisa izvršila merenje, saznao bi da su njegovi parovi čestica potpuno upleteni. On odmah zna da je Alisa izvršila merenje i stoga pretpostavlja da je poruka DA ili 1. Nasuprot tome, ako Bobovi rezultati pokažu da su njegovi parovi čestica još uvek delimično upleteni, to bi značilo da je Alisa preskočila njeno merenje, pa on zaključuje da je njena poruka NE ili 0.

Čini se da se, efektivno, složene poruke mogu trenutno razmenjivati između Alice i Boba na bilo koji od ovih načina. Ne bi morali da čekaju petnaest ili dvadeset minuta da dobiju informacije sa druge planete.

Ukratko (za korišćenje GHZ stanja kvantne isprepletenosti):

1. Postoje tri čestice u GHZ zapletenom stanju;

2. Jedna od ovih čestica je sa Alisom na Zemlji, druge dve su sa Bobom na Marsu;

3. Ili:

Alisa vrši merenje na svojoj čestici u jednom pravcu, što automatski uzrokuje da se dve čestice na Marsu maksimalno isprepletu; Bob vrši odvojena merenja na svoje dve čestice i saznaje da su one međusobno isprepletene, što on prevodi kao "1"; 4. Ili:

Alis vrši merenje na svojoj čestici u drugom pravcu, što automatski uzrokuje da se dve čestice na Marsu razdvoje; Bob vrši odvojena merenja na svoje dve čestice i saznaje da su one razdvojene, što on prevodi kao „0“.

Ukratko (za upotrebu V-stanja kvantne zapetljanosti):

1. Postoje tri čestice u V-stanju;

2. Jedna od ovih čestica je sa Alisom na Zemlji, druge dve su sa Bobom na Marsu;

3. Ili:

Alis vrši merenje na svojoj čestici, što automatski uzrokuje da se dve čestice na Marsu maksimalno isprepletu; Bob vrši odvojena merenja na svoje dve čestice i saznaje da su one maksimalno upletene, što on prevodi kao "1"; 4. Ili:

Alisa preskače merenje na svojoj čestici, što znači da su dve čestice na Marsu još uvek delimično upletene jedna u drugu; Bob vrši odvojena merenja na svoje dve čestice i saznaje da su one delimično upletene jedna u drugu, što on prevodi kao „0“.

ODRICANJE ODGOVORNOSTI: Zakoni fizike striktno zabranjuju superluminalnu komunikaciju. Ovo je samo mentalna vežba sa ciljem razvijanja veština kritičkog mišljenja i objektivne analize. Pozivam čitaoce, posebno one sa solidnim znanjem iz oblasti kvantne fizike, da pomno prouče ovaj misaoni eksperiment i da mi u odeljku za komentare daju do znanja bilo kakve nedostatke u ovom rezonovanju.

Prijatan dan!:-)