Принцип неопределенности утверждает, что нельзя получить информацию о квантовом объекте, не нарушив его состояние. Принцип этот фундаментален. Можно сказать, что "посмотреть" на объект - это послать к нему фотон, чтобы тот отразился и получить его обратно. Но фотон волна, и если длина волны большая, то точность будет низкая. А если длина волны маленькая, то частота большая, а значит, и энергия фотона, а значит, и привнесенные изменения будут большие.
Но это только часть правды. На глубинном уровне неопределенность фундаментальна. Даже пустое пространство не может быть пустым, ведь нулевая энергия поля известна точно, а так нельзя. Нет никакого способа "посмотреть" на квантовый объект, не "сломав" его.
Это помогает в ситуации "кошмарного дальнодействия". Квантово запутанные частицы имеют связанные характеристики: импульс, грубо говоря, у них один и тот же по величине из-за сохранения. Померяв импульс одной частицы, мы знаем импульс другой.
Но как оказалось, частицы мгновенно согласовывают свои "показания", при этом передать информацию таким способом нельзя. Можно увидеть у своей частицы данное состояние (например, букву Ё), и знать, что партнер у своей запутанной с нашей частицы увидит то же состояние. Так можно согласовать пароль, но не передать информацию.
Однако в 1988 была предложена схема "слабых измерений", которые могут дать информацию о квантовом объекте без разрушения его состояния.
Получается, что теоретически можно подглядывать за объектом, пока его состояние не станет желаемым, а тогда измерить его жестко, зафиксировав состояние. Связанный ансамбль окажется мгновенно в этом же состоянии, и партнер получит произвольное сообщение.
Одна из идей часто излагается на примере интерферометра с бомбой. Бомба предельно чувствительная, никак нельзя выяснить, включена ли она, если она включена. У интерферометра два плеча, в одном бомба с зеркалом. Фотон идет по обоим плечам (неопределенность), если бомба выключена. Он интерферирует сам с собой и попадает в один детектор. Другой (темный) света не фиксирует. Если же бомба включена, то либо фотон идет по тому плечу и взрывает бомбу, либо по другому и попадает в темный детектор. Мы фиксируем сигнал и понимаем, что бомба выключена, не потрогав ее. Таким образом, с некоторой вероятностью мы избежали коллапса (взрыва) объекта, узнав о нем кое-что. Собственно, если бомба выключена (50%), мы узнаем это точно, а если включена (50%), то мы узнаем об этом без взрыва с вероятностью 50%, то есть в целом бомба не взорвется в 75% случаев.
Но сообщение этим способом не передать, о чем авторы прямо пишут: см. чуть далее.
По ссылке выше критика идеи. Сама идея-то не критикуется, критикуется вывод. Не буду спорить. По ссылке и источники указаны.
А я хочу обратить ваше внимание на эту статью. Там рассматривается "слабая скорость" частицы, которая может превосходить скорость света, но при этом нарушения причинности не возникает. Квантовую сторону я обсуждать не буду, я ее не понимаю, и не хочу разбираться по ряду причин. Одна из них: я не уверен, что эта вся движуха реально интересна, лет-то уже прошло много, а толку не очень.
Почему не возникает нарушения причинности? Авторы прямо отвечают на этот вопрос. Частица движется с данной слабой скоростью, только если волновая функция при t=0 аналитическая. А если она аналитическая, то она продолжается на всю свою естественную область определения, будучи задана хоть где-нибудь (на множестве с предельной точкой, на отрезке, например). Таким образом, сообщение передать невозможно, потому что нет вариантов. В точке x+vt при новом t=0 это та же самая функция.
Аналогия такая: допустим, что функция не аналитическая, а линейная. Она определяется значением в двух любых точках. Задав ее в любых двух точках, вы задали ее сразу везде. Вы не можете послать сигнал, волну какую-нибудь.
Ну или иначе: вы можете, например, сделать синус, и он определен сразу везде, и везде это тот же самый синус. Даже если сигнал придет мгновенно, информации он не принесет, потому что это один и тот же синус. Как не несут информации волны прибоя. Плавая в середине океана вы можете что угодно говорить волнам; через мгновение волна накатит на берег, она неотличима от волны, что только что качнула вас; но информации она не передаст. Вы можете полагать, что волна, качнув вас, мгновенно плеснула на мой берег, волны же идентичные. Но толку...
Комментарии у этой заметки я отключу. Я плохо понимаю квантовую механику, и дискутировать не имею охоты. Внимание к любопытной статье я привлек, аппарат аналитический функций, о котором я рассказывал, внезапно пригодился, релятивистская причинность как всегда в безопасности.
Удачи. Если есть желание дополнить, пишите мне на почту math-notebook at mail.ru.
