Что общего и в чем разница у меня с Элицуром и Вайдманом?
Тут в комментариях к моей прошлой записи упомянули мысленный эксперимент Элицура - Вайдмана.
До сих пор мне казалось, что с моими идеями там ничего общего, но, поразмыслив, решил, что кое-какая аналогия есть.
Итак, вот картинка из англоязычной Википедии:
Что мы здесь видим?
A - источник однофотонного излучения.
Справа от него - полупрозрачное зеркало, которое с вероятностью 50% пропускает свет насквозь или отражает вверх.
Еще правее - бомба, которая реагирует на свет. Точнее, там может оказаться бомба, реагирующая на свет, а может - безопасная.
Задача состоит в том, чтобы определить опасна ли эта бомба, не взрывая ее.
Если фотон попадает на взрывающуюся бомбу, бомба взрывается, фотон при этом исчезает и дальше не проходит. Если бомба безопасная, свет проходит сквозь нее без изменений. Дальше, как видите лучи света отражаются от двух обычных зеркал и встречаются в еще одном полупрозрачном зеркале. При этом фазы их подобраны так, что если свет проходит обычным способом, без всяких бомб, то в верхнем пути, который ведет к датчику D, лучи вычитаются и до датчика D не доходят. А на пути к датчику C - складываются. Итак, когда бомбы нет или она безопасная, фотон попадает в датчик C и не попадает в датчик D.
Что же будет, если бомба оказалась опасной? Во-первых, бомба может взорваться. Тогда фотон не придет ни к датчику C, ни к датчику D. Или может случиться так, что фотон пошел по верхнему пути, где бомбы нет. Тогда он дойдет до верхнего полупрозрачного зеркала, но второго луча, который глушит направление на датчик D, теперь нет. Так что фотон теперь может с равной вероятностью пройти сквозь зеркало к датчику C или отразиться к датчику D. И если он дойдет до датчика D, мы будем знать, что бомба опасная, хотя она и не взорвалась. Правда, шансов на такой исход - всего 25%. В 50% случаев бомба все-таки взорвется, а еще в 25% - если фотон попадет в датчик C, мы ничего о ней не узнаем.
Что здесь общего с моими идеями?
Вместо первого полупрозрачного зеркала у меня - генератор случайных чисел. Но у Элицура и Вайдмана фотон одновременно является и носителем информации, и генератором случайных событий. Поэтому так важно, чтобы излучение было однофотонным. У меня же генератор случайных чисел - отдельно, носитель информации - отдельно. Поэтому луч, несущий информацию, может быть и многофотонным. Квантовые генераторы случайных чисел обычно работают на том же принципе - фотон и полупрозрачное зеркало, но в них все это квантовое хозяйство упрятано под кожух прибора, который снаружи выглядит как обычная флэшка с USB-разъемом.
Теперь воспроизведу здесь картинку из моей статьи:
Тому, что у меня называется "состояниями", у Элицура и Вайдмана соответствуют варианты прохождения фотона по верхнему и нижнему пути.
Будем называть верхний путь "состоянием 1", а нижний - "состоянием 2".
Условимся также считать 1 тот случай, когда свет проходит, и 0 - когда не проходит.
Моим "каналам" у Элицура и Вайдмана соответствуют датчики C и D. Будем считать, что "канал 1" - это датчик С, а "канал 2" - датчик D.
На верхнем пути бомбы нет, свет всегда проходит, поэтому "состояние 1" 0 генерировать не может, там всегда 1.
Если в нижнем пути (состояние 2) тоже 1, то на датчик C он посылает луч с той же фазой, что и в верхнем пути, а к датчику D - смещенный на пол-периода.
А вот если в нижнем пути 0, то он не сдвигает фазу, а вообще перестает пропускать луч и тем самым уничтожает неопределенность, что в моем опыте соответствует открытию ящика. При этом, хотя открытие ящика инициируется "состоянием 2", ящик открывается для обоих состояний, и мы можем обнаружить в нем любое состояние с равной вероятностью.
Так что моя таблица применительно к эксперименту Элицура - Вайдмана будет выглядеть так:
Вы уже поняли, что в моем случае возможностей больше.
Но у Элицура и Вайдмана плюс в том, что все "движущиеся части" там микроскопические. В реальных экспериментах, проверяющих гипотезу Элицура - Вайдмана, используется не настоящая бомба, а одиночный атом, что, конечно, выглядит не так фантастично, как у меня.
Upd: Придумалась метафора - у Элицура и Вайдмана тоже передача информации из параллельного мира, но это передача через обрыв связи. Вот знаете, когда еще не было интернета и мобильников, а междугородные телефонные переговоры кто-то считал слишком дорогими, а кто-то стремился к халяве из принципа, использовали такой метод: "Если да, положи трубку." Вот разница между моей идеей и экспериментом Элицура - Вайдмана такая же, как разница между нормальным телефонным разговором и таким способом связи. При этом вторично соединиться с параллельным миром не удастся, если связь разорвется, то она разорвется навсегда.
До сих пор мне казалось, что с моими идеями там ничего общего, но, поразмыслив, решил, что кое-какая аналогия есть.
Итак, вот картинка из англоязычной Википедии:
Что мы здесь видим?
A - источник однофотонного излучения.
Справа от него - полупрозрачное зеркало, которое с вероятностью 50% пропускает свет насквозь или отражает вверх.
Еще правее - бомба, которая реагирует на свет. Точнее, там может оказаться бомба, реагирующая на свет, а может - безопасная.
Задача состоит в том, чтобы определить опасна ли эта бомба, не взрывая ее.
Если фотон попадает на взрывающуюся бомбу, бомба взрывается, фотон при этом исчезает и дальше не проходит. Если бомба безопасная, свет проходит сквозь нее без изменений. Дальше, как видите лучи света отражаются от двух обычных зеркал и встречаются в еще одном полупрозрачном зеркале. При этом фазы их подобраны так, что если свет проходит обычным способом, без всяких бомб, то в верхнем пути, который ведет к датчику D, лучи вычитаются и до датчика D не доходят. А на пути к датчику C - складываются. Итак, когда бомбы нет или она безопасная, фотон попадает в датчик C и не попадает в датчик D.
Что же будет, если бомба оказалась опасной? Во-первых, бомба может взорваться. Тогда фотон не придет ни к датчику C, ни к датчику D. Или может случиться так, что фотон пошел по верхнему пути, где бомбы нет. Тогда он дойдет до верхнего полупрозрачного зеркала, но второго луча, который глушит направление на датчик D, теперь нет. Так что фотон теперь может с равной вероятностью пройти сквозь зеркало к датчику C или отразиться к датчику D. И если он дойдет до датчика D, мы будем знать, что бомба опасная, хотя она и не взорвалась. Правда, шансов на такой исход - всего 25%. В 50% случаев бомба все-таки взорвется, а еще в 25% - если фотон попадет в датчик C, мы ничего о ней не узнаем.
Что здесь общего с моими идеями?
Вместо первого полупрозрачного зеркала у меня - генератор случайных чисел. Но у Элицура и Вайдмана фотон одновременно является и носителем информации, и генератором случайных событий. Поэтому так важно, чтобы излучение было однофотонным. У меня же генератор случайных чисел - отдельно, носитель информации - отдельно. Поэтому луч, несущий информацию, может быть и многофотонным. Квантовые генераторы случайных чисел обычно работают на том же принципе - фотон и полупрозрачное зеркало, но в них все это квантовое хозяйство упрятано под кожух прибора, который снаружи выглядит как обычная флэшка с USB-разъемом.
Теперь воспроизведу здесь картинку из моей статьи:
Тому, что у меня называется "состояниями", у Элицура и Вайдмана соответствуют варианты прохождения фотона по верхнему и нижнему пути.
Будем называть верхний путь "состоянием 1", а нижний - "состоянием 2".
Условимся также считать 1 тот случай, когда свет проходит, и 0 - когда не проходит.
Моим "каналам" у Элицура и Вайдмана соответствуют датчики C и D. Будем считать, что "канал 1" - это датчик С, а "канал 2" - датчик D.
На верхнем пути бомбы нет, свет всегда проходит, поэтому "состояние 1" 0 генерировать не может, там всегда 1.
Если в нижнем пути (состояние 2) тоже 1, то на датчик C он посылает луч с той же фазой, что и в верхнем пути, а к датчику D - смещенный на пол-периода.
А вот если в нижнем пути 0, то он не сдвигает фазу, а вообще перестает пропускать луч и тем самым уничтожает неопределенность, что в моем опыте соответствует открытию ящика. При этом, хотя открытие ящика инициируется "состоянием 2", ящик открывается для обоих состояний, и мы можем обнаружить в нем любое состояние с равной вероятностью.
Так что моя таблица применительно к эксперименту Элицура - Вайдмана будет выглядеть так:
Вы уже поняли, что в моем случае возможностей больше.
Но у Элицура и Вайдмана плюс в том, что все "движущиеся части" там микроскопические. В реальных экспериментах, проверяющих гипотезу Элицура - Вайдмана, используется не настоящая бомба, а одиночный атом, что, конечно, выглядит не так фантастично, как у меня.
Upd: Придумалась метафора - у Элицура и Вайдмана тоже передача информации из параллельного мира, но это передача через обрыв связи. Вот знаете, когда еще не было интернета и мобильников, а междугородные телефонные переговоры кто-то считал слишком дорогими, а кто-то стремился к халяве из принципа, использовали такой метод: "Если да, положи трубку." Вот разница между моей идеей и экспериментом Элицура - Вайдмана такая же, как разница между нормальным телефонным разговором и таким способом связи. При этом вторично соединиться с параллельным миром не удастся, если связь разорвется, то она разорвется навсегда.