Choose fontsize:
Witamy, Gość. Zaloguj się lub zarejestruj.
 
Strony: 1   Do dołu
  Drukuj  
Autor Wątek: Kwantowe splatanie dwóch atomów Ryszard Tanas  (Przeczytany 5812 razy)
0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.
Michał-Anioł
Moderator Globalny
Ekspert
*****
Wiadomości: 669


Nauka jest tworem mistycznym i irracjonalnym


Zobacz profil
« : Grudzień 08, 2009, 16:14:29 »

Prof. RYSZARD TANAS jest fizykiem teoretykiem zajmujacym sie
optyka kwantowa, a ostatnio także informatyka kwantowa

Jednym z najbardziej fascynujacych i tajemniczych
zjawisk w mechanice kwantowej jest zjawisko splatania
kwantowego. W słynnej pracy z 1935 r. Einstein, Podolsky
i Rosen [1] starali sie wykazac, ze mechanika kwantowa
musi byc niekompletna, skoro przewiduje istnienie korelacji
kwantowych na duzych odległosciach. Dzisiaj mozemy
powiedziec, ze nie mieli racji, a korelacje kwantowe, których
istnienie kwestionowali, istnieja naprawde i sa potwierdzone
licznymi eksperymentami. Na to, by mówic
o splataniu kwantowym, bo tak dzisiaj zwykle nazywamy
istnienie tych tajemniczych korelacji kwantowych, trzeba
układu kwantowego złozonego z dwóch podukładów. Znakomitym
przykładem takiego układu sa dwa atomy, które
moga znalezc sie w stanie splatanym w wyniku sprzezenia
poprzez próznie fotonowa. Sprzezenie takie prowadzi
do kolektywnego zachowania sie dwóch atomów, objawiajacego
sie oddziaływaniem typu dipol–dipol miedzy
nimi oraz kolektywna emisja spontaniczna.
Jednym z najbardziej popularnych modeli optyki
kwantowej jest model a t omu dwu p o z i omowe g o.
W modelu tym przyjmujemy, ze atom jest układem
o dwóch tylko stanach kwantowych: stanie podstawowym
i stanie wzbudzonym. Jest to oczywiscie dosc drastyczne
uproszczenie opisu rzeczywistego atomu, ale w wielu sytuacjach
fizycznych atom dwupoziomowy jest bardzo dobrym
przyblizeniem, znakomicie oddajacym istote opisywanych
zjawisk fizycznych. Zaleta tego modelu jest to, ze
jest on wyjatkowo prosty i jego ewolucje potrafimy opisac
dosc dokładnie. Z dzisiejszego punktu widzenia taki układ
dwustanowy to k u b i t, czyli bit kwantowy, reprezentujacy
jednostke kwantowej informacji. Natomiast dwa atomy to,
uzywajac terminologii informatyki kwantowej, dwukubitowy
rejestr kwantowy. Poznanie jego ewolucji jest sprawa
interesujaca.
Badania ewolucji układu dwóch atomów dwupoziomowych
były prowadzone w latach osiemdziesiatych
ubiegłego wieku (obszerny spis literatury mozna znalezc
w pracy przegladowej [2]). Znaczacy udział w nich mieli
Zbigniew Ficek oraz autor niniejszego artykułu. Istotnym
elementem tych badan był fakt, ze dwa atomy, które znajduja
sie w odległosci mniejszej niz długosc fali swiatła
emitowanego przez pojedynczy atom, zachowuja sie kolektywnie,
co oznacza, ze ewolucja układu dwóch atomów
rózni sie istotnie od ewolucji atomu pojedynczego. Atomy
przestaja byc niezalezne.

Więcej  znajdziesz w:
http://postepy.fuw.edu.pl/zjazdy/2005-Warszawa/PF-2006-3-Tanas.pdf


Zapisane

Wierzę w sens eksploracji i poznawania życia, kolekcjonowania wrażeń, wiedzy i doświadczeń. Tylko otwarty i swobodny umysł jest w stanie odnowić świat
Michał-Anioł
Moderator Globalny
Ekspert
*****
Wiadomości: 669


Nauka jest tworem mistycznym i irracjonalnym


Zobacz profil
« Odpowiedz #1 : Styczeń 09, 2010, 17:11:06 »


John Bell, amerykański informatyk kwantowy, wyjaśniał zjawisko splątania kwantowego na przykładzie kolegi po fachu Reinholda Bertlmanna, który zasłynął tym, iż nosił skarpetki nie do pary. I kiedy zza rogu budynku wyłaniała się noga Bertlmanna w różowej skarpetce, wiadomo już było, że druga skarpetka z pewnością różowa nie jest. Analogia do pańskich fotonów trafna?

Bardzo. Bo czego dotyczy rzecz? Mianowicie tego, że kiedy mamy obiekt złożony z więcej niż jednej cząstki, na przykład dwa fotony, to czasami może być tak... jak to dobrze ująć... pomyślmy przez chwilę...

Fizycy mówią na ogół o korelacjach kwantowych. I analogia do skarpetek jest o tyle dobra, że są one skorelowane – bo jeśli jedna jest różowa, to wiadomo, że druga już taka nie będzie. W tym przypadku to jest antykorelacja, ale to bez znaczenia, bo to też korelacja, tyle że ujemna.

Może inny przykład – wyobraźmy sobie, że mamy dubeltówkę, która się nie do końca udała, bo kule poruszają się po torach ustawionych pod pewnym kątem w stosunku do siebie. I jest tylko jeden spust, czyli zawsze strzelamy dwoma pociskami równocześnie. Poczyńmy jeszcze założenie, że kule mają różne kolory – biały i czerwony. Otóż splątanie to jest taka sytuacja, w której naciskamy spust, ale nie wiemy, która kula jest czerwona, a która biała, a potem dwóch obserwatorów zbiera kule i okazuje się, że kiedy jeden podnosi z ziemi jedną i jest ona czerwona, wiadomo, że druga kula z pewnością jest biała. Ale zanim się tego nie dowiedzą, kule są i takie, i takie – łaciate. Nigdy nie wiadomo, jakiego koloru jest pojedyncza kula. Skarpetki są w sumie podobne...

Własność ta ma rozległe implikacje filozoficzne. Tak głębokie, że aż trudne do streszczenia. To również kolejny przykład na to, że ludzie nie zawsze chętnie godzą się z postępem w nauce. I tak Albert Einstein nie potrafił pogodzić się z faktem, iż układy fizyczne mogą występować w stanach splątanych. Niestety, nigdy nie udało mu się zaproponować innego, lepszego wyjaśnienia.

W powszechnym rozumieniu konsekwencją splątania jest możliwość przesłania informacji w sposób natychmiastowy – nawet z jednego krańca galaktyki na drugi.

Ale co znaczy przekazywanie informacji? To trzeba zdefiniować. Załóżmy, że jestem jedną z osób, które zbierają kule z naszej specjalnej dubeltówki. Znalazłem czerwoną i w tej chwili wiem, że na drugim końcu galaktyki musi być biała. Wiem natychmiast. To jest ten paradoks – bo przecież wiadomo skądinąd (mówi o tym szczególna teoria względności), że nic nie może przemieszczać się szybciej niż światło. Tyle tylko, że jeżeli ja wiem, jak działa układ, to nie ma mowy o przekazywaniu informacji. Byłem na to wcześniej przygotowany, dlatego że znam zasadę działania dubeltówki.

Dlatego właśnie fizycy mówią o korelacjach, czyli o tym, że dwururka ma pewną nietypową własność. I w tym sensie nie ma przekazywania informacji z szybkością większą niż prędkość światła.

Informacją jest wiedza o dubeltówce?

Otóż to. A przynajmniej tak sobie tłumaczymy ten paradoks, z którym jakoś trzeba żyć. Bo jak do tej pory wierzymy, że obie teorie – mechanika kwantowa dopuszczająca istnienie tych szczególnych korelacji i teoria względności zabraniającą zbyt szybkiego przesyłania informacji – są poprawne. I trzeba szukać wyjaśnień, które pogodzą obie te teorie.

Wiemy, jak zbudować taką dwururkę?

Na poziomie układów kwantowych – owszem. Właśnie taką mamy w Toruniu. Przy czym ona nie strzela kulami, ale wysyła fotony o różnej polaryzacji. Jeśli złapiemy jeden foton i zbadamy jego stan, to wiemy, że drugi foton jest spolaryzowany inaczej.
Zapisane

Wierzę w sens eksploracji i poznawania życia, kolekcjonowania wrażeń, wiedzy i doświadczeń. Tylko otwarty i swobodny umysł jest w stanie odnowić świat
Strony: 1   Do góry
  Drukuj  
 
Skocz do:  

Powered by SMF 1.1.11 | SMF © 2006-2008, Simple Machines LLC | Sitemap
BlueSkies design by Bloc | XHTML | CSS

Polityka cookies
Darmowe Fora | Darmowe Forum

paktprzyjazni mini-land swiatmuzyki stadniniakonna conworlder