Divulgación ¿Borrado cuántico retardado?

[natanael]

Hola foreros! Miren este video, me huele a que esta explicación tiene trampa (por muy objetiva que parezca):

Respecto del videito y si alguién lo sabe, me podría decir:

• ¿Quién es este tipo (¿es físico?, ¿es un pastor?, ¿porque tiene la barba y el pelo del mismo color blanco?), su nombre (Thomas Campbell) me suena al de un muerto?
• ¿La cosa de la que habla: "borrado cuántico", es un tema científico?
• ¿Hasta qué punto su explicación es completamente objetiva? (¡Claro!... incluyendo las implicaciones inherentes a la historia y filosofía de las ciencias impartidas en el pre-grado)

Es decir, el tipo habla paja o nó?

[Taglia]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

desde mi punto de vista me huele a seudociencia a simple vista

[carroza]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Hola.

El video es interesante, para ver si uno sabe la suficiente cuántica para detectar la falacia.

1) El video dice, correctamente, que si se hace un experimento de doble rendija, efectivamente aparece un patròn de interferencia.

2) El video dice, correctamente, que si se hace un experimento de doble rendija, y a la vez se pone un aparato que detecte por qué rendija pasa el fotón, y se observan los resultados, desaparece el patrón de interferencia.

3) El video dice, incorrectamente, que si se hace un experimento de doble rendija, y a la vez se pone un aparato que detecte por qué rendija pasa el fotón, y no se observan los resultados, reaparece el patrón de interferencia.

Se observen los resultados o no, por un observador consciente, la interacción del fotón con el aparato de medida es tal que hace que el estado inicial, combinación de dos componentes correspondientes al fotón pasando por las dos rendijas, se convierte en una mezcla estadistica de las matrices densidad correspondientes a las dos rendijas. Los estados combinación de dos componentes producen interferencias. Las mezclas estadisticas de dos matrices densidad no.

Saludos

[Richard R Richard]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

3) El video dice, incorrectamente, que si se hace un experimento de doble rendija, y a la vez se pone un aparato que detecte por qué rendija pasa el fotón, y no se observan los resultados, reaparece el patrón de interferencia.

Estoy de acuerdo, aunque la justificación que da carroza excede lo que he estudiado.
Dado que el foro es de cuantica y a lo poco que se de cuantica y a otro poco mas de difraccion de hace 25 anos, no quisiera dar un explicación que no se ajuste a la realidad, pero me animo a decir que al interactuar el detector con el foton para ver por que rendija pasa, se altera el patron de interferencia, lo estes observando o no, guardes los resultados o no.
Creo que se debe al principio de incertidumbre, cuando puedes determinar $x$ no sabes $p$, para determinar $x$ interactuas con el foton cambias su $p$ y esta es la necesaria para crear el patron por lo tanto este sera diferente en todos los casos. y nunca volvera a aparecer el mismo patron de interferencia.
Es asi o se me "zafó la cadena"?

[alexpglez]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Yo lo que no entiendo es la relación todavía entre el aparato de medida y la función de onda. Cómo el aparato de medida afecta a la función de onda¿?
Pero suponiendo que el aparato de medida al interactuar con la función de onda "hace magia" por el mero hecho de "querer" detectar la partícula en uno de los detectores. Es fácil de explicar.
La función de onda por el que pase por la rendija 1: $\vert \phi_1 >$. Y por la rendija 2: $\vert \phi_2 >$ Si suponemos que la probabilidad de que pase por cada rendija es 1/2, la función de onda:

$$\vert \Psi >= \frac{1}{\sqrt{2}} \vert \phi_1 > +\frac{1}{\sqrt{2}} \vert \phi_2 >$$

No ponemos detectores, la densidad de probabilidad, viene dado por: $\vert \vert \Psi \vert \vert ^2=\Psi ^\ast \Psi$ Por tanto la densidad de probabilidad:

$$\Psi ^{\ast} \Psi= (\frac{1}{\sqrt{2}} \phi_1 ^{\ast} +\frac{1}{\sqrt{2}} \phi_2 ^{\ast})(\frac{1}{\sqrt{2}} \phi_1 +\frac{1}{\sqrt{2}} \phi_2)=\frac{1}{2} \phi_1 ^{\ast} \phi_1 +\frac{1}{2} \phi_2 ^{\ast} \phi_2 + \frac{1}{2} \phi_1 ^{\ast} \phi_2 +\frac{1}{2} \phi_2 ^{\ast} \phi_1$$

La densidad de probabilidad de irse por 1 es: $\phi_1 ^{\ast} \phi_1$. Y de irse por 2: \phi_2 ^{\ast} \phi_2. Vemos que el ppatrón de interferencia es: $\frac{1}{2} \phi_1 ^{\ast} \phi_2 +\frac{1}{2} \phi_2 ^{\ast} \phi_1$

Ahora introducimos detectores, si un detector detecta que va por 1, automáticamente sabemos que no puede ir por 2, y viceversa. Es decir que la función se va a decantar por un estado, ya no va a estar en el estado mezcla:

$$\vert \Psi >= \frac{1}{\sqrt{2}} \vert \phi_1 > +\frac{1}{\sqrt{2}} \vert \phi_2 >$$

Si no en:

$$\vert \Psi >= \vert \phi_1 >$$

O:

$$\vert \Psi >= \vert \phi_2 >$$

Por tanto las densidades de probabilidad asociadas a cada posibilidad:

$$\Psi ^{\ast} \Psi = \phi_1 ^{\ast} \phi_1$$

$$\Psi ^{\ast} \Psi = \phi_2 ^{\ast} \phi_2$$

Si cada estado puede ser detectado con probabilidad de 1/2, lo observado va a ser:

$$\Psi ^{\ast} \Psi = \frac{1}{2}\phi_1 ^{\ast} \phi_1 + \frac{1}{2}\phi_2 ^{\ast} \phi_2$$

Es decir, hemos perdido el patrón de interferencia.

Esto supongo que era lo que decías en:

combinación de dos componentes correspondientes al fotón pasando por las dos rendijas, se convierte en una mezcla estadistica de las matrices densidad correspondientes a las dos rendijas. Los estados combinación de dos componentes producen interferencias. Las mezclas estadisticas de dos matrices densidad no.

¿?

Sobre cómo el detector actúa sobre el fotón.. ¿?

[Weip]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Yo lo que no entiendo es la relación todavía entre el aparato de medida y la función de onda. Cómo el aparato de medida afecta a la función de onda¿?

Eso se suele decir en los libros de divulgación por simplificar. Lo que ocurre es que para saber qué le pasa al sistema has de interactuar con él. Y si no interactuas con él pues no puedes llevar a cabo tu experimento. Así que no hay otra. Esto se suele explicar con la siguiente analogía. Imagínate que quiero medir la temperatura del agua de una bañera. Ahora meto el termómetro en la bañera y me dice que 36 grados. Pero al meter el termómetro, hemos modificado la temperatura del agua. Así que ya no podemos saber cuál era la temperatura del agua antes de modificarla con nuestra medida.

[alexpglez]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Eso se suele decir en los libros de divulgación por simplificar. Lo que ocurre es que para saber qué le pasa al sistema has de interactuar con él. Y si no interactuas con él pues no puedes llevar a cabo tu experimento. Así que no hay otra. Esto se suele explicar con la siguiente analogía. Imagínate que quiero medir la temperatura del agua de una bañera. Ahora meto el termómetro en la bañera y me dice que 36 grados. Pero al meter el termómetro, hemos modificado la temperatura del agua. Así que ya no podemos saber cuál era la temperatura del agua antes de modificarla con nuestra medida.

No me refiero exactamente a eso. Me refiero más bien cómo¿?, por qué al poner ese detector está detectando y diciendo que pasa por 1 o 2, sólo cabiendo 1 posibilidad¿? O más bien, qué hace y cómo interactúa y por qué para medir 1 o 2¿?
Al medir la temperatura, básicamente las moléculas del termómetro pueden transferir calor a la bañera y viceversa. Pero en el anterior caso no lo tengo tan claro. Quizá es bastante complicado intentar describir por qué, mezclando un aparato macróscopico con un experimento microscópico..

[Richard R Richard]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Pero en el anterior caso no lo tengo tan claro. Quizá es bastante complicado intentar describir por qué, mezclando un aparato macróscopico con un experimento microscópico..

Justamente en el caso macroscopico puedes adecuar el resultado sabiendo de la masa del termometro su conductividad termica y capacidad calorifica, etc,
pero no puedes saber cuanta energia le has quitado al foton al tratar de detectarlo en la rendija o como has limitado su movimiento al interactuar.

[Weip]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

No me refiero exactamente a eso. Me refiero más bien cómo¿?, por qué al poner ese detector está detectando y diciendo que pasa por 1 o 2, sólo cabiendo 1 posibilidad¿? O más bien, qué hace y cómo interactúa y por qué para medir 1 o 2¿?

Dicho burdamente: Si tienes un paquete de protones (sistema) y les metes un chorro de fotones (sistema de detección), saldrán disparados. Has modificado tu sistema.

[alexpglez]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Dicho burdamente: Si tienes un paquete de protones (sistema) y les metes un chorro de fotones (sistema de detección), saldrán disparados. Has modificado tu sistema.

Ya pero, en teoría no así estás reestringiendo las posibilidades de pasar la onda por las dos rendijas, dando más energía a los electrones y momento. Pero no tiene por qué ello colapsar la función en 1, pasa por la primera rendija, o 2, pasa por la segunda, no le veo la lógica a que "colapse" dando energía y momento. No¿?
Dejo este argumento, porque todavía estoy dudando, pero creo que ya entiendo.

Al transmitir energía y momento a la partícula, estos mismos van a quedar indeterminados, lo que va a hacer (por pura lógica ondulatoria, al mezclar muchas ondas distintas, cada una con un momento y energía distinto, y el principio de incertidumbre) que la posición quede más determinada. Por lo que si tiene que pasar por una rendija de las dos, es probable que la onda "sólo" pase por una, al estar la posición más determinada. Y sólo pasando por una, no sale el patrón de interferencia. Puede ser así¿? O parecido¿?

[carroza]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Yo lo que no entiendo es la relación todavía entre el aparato de medida y la función de onda. Cómo el aparato de medida afecta a la función de onda¿?

Hola. Esto es una pregunta clave de la mecánica cuántica.

La respuesta no es que el aparato de medida transfiera mucha energía y modifique la función de onda. Un buen aparato de medida interacciona con el sistema medido, pero los distorsiona lo menos posible.

La respuesta no es que el aparato de medida imponga, de alguna manera especial, el principio de incertidumbre. El principio de incertidumbre siempre está allí, independiente de que se mida o no se mida.

La respuesta, a mi entender, es que, cuando un sistema cuántico, con pocos grados de libertad (por ejemplo, un fotón que puede pasar por dos rendijas), interacciona con un aparato de medida (un sistema de amplificiación electrónica para amplificar la señal eléctrica inducida por el campo electromagnético del fotón al pasar por una u otra rendija), con muchísimos grados de libertad, se genera un estado (mejor dicho, una matriz densidad), muy complejo del sistema compuesto, de forma que si lo proyectamos sobre los estados del sistema original (el fotón), tiende a cancelar los términos de interferencia. Es lo que se llama "decoherencia".

Un saludo

[alexpglez]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Hola Carroza, no entiendo lo último que acabas de decir.

con muchísimos grados de libertad

Qué tiene muchísimos grados de libertad¿?

se genera un estado (mejor dicho, una matriz densidad)

tiende a cancelar los términos de interferencia. Es lo que se llama "decoherencia".

No entiendo lo que quieres decir ahí.
Yo lo que me imagino es una onda de simetría esférica, saliente de la fuente luminosa, sin poner ningún detector, en cada rendija se empiezan a formar ondas de simetría circular que interfieren y se forma el patrón de interferencia.
Ahora bien, si ponemos detectores en cada rendija, observamos no ondas de simetría circular saliendo por las rendijas, si no paquetes gaussianos, o sea, "partículas" "bien localizadas", y saliendo paquetes gaussianos, la marca resultante en la pared sólo son dos franjas.
Si esto que he dicho, que los detectores transforman la onda de simetría esférica en paquetes gaussianos es cierto, ¿Cómo el detector logra hacer eso?

[natanael]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

La respuesta, a mi entender, es que, cuando un sistema cuántico, con pocos grados de libertad (por ejemplo, un fotón que puede pasar por dos rendijas), interacciona con un aparato de medida (un sistema de amplificiación electrónica para amplificar la señal eléctrica inducida por el campo electromagnético del fotón al pasar por una u otra rendija), con muchísimos grados de libertad, se genera un estado (mejor dicho, una matriz densidad), muy complejo del sistema compuesto, de forma que si lo proyectamos sobre los estados del sistema original (el fotón), tiende a cancelar los términos de interferencia. Es lo que se llama "decoherencia".

Yo creo que carroza debería escribir un libro de mecánica cuántica divulgativa. Por fin entendí (considerablemente) a que se refieren con la decoherencia.

Si decimos que en un experimento de éstos el fotón sólo interacciona (apreciablemente) con un aparato de medida, es porque, de alguna forma sorprendente, el fotón está cuasi-totalmente aislado.

Es decir, si todos los fotones libres están constantemente interacionando con un medio, ¿entonces todos estos fotones tienen yá cierto grado de decoherencia?. Igualito pasaría con los primeros electrones que datan desde el big ban. Habrían interaccionado tanto por muchos años que practicamente no deben tener nada de coherencia. (ojo: considerendo cualquier par de trozos de barro/materia como "observador" y "aparato de medida" respectivamente, los cuales cuales realizarían este experimento millones de veces por segundo)

Así que: ¿los electrones se comportan más "clásicamente" con el pasar de los años?, ya que los electrones estan siendo observados/medidos por toda la materia circundante.

Lo que aún yo no entiendo es si existe una diferencia objetiva entre medir y no medir.

Es decir, existe un cierto volumen del espacio donde los científicos realizan un experimento; en ese cierto volumen hay conjuntos de átomos y fotones. Cierto conjunto de átomos los llamamos "aparato de medida", otro lo llamamos "doble rendija" y otro "pantalla donde chocan los fotones". Se realiza el experimento y se obtienen los típicos resultados donde no hay patrón de interferencia.

¿Pero qué pasa si un científico quiere considerar el aparato de medida como un objeto que forma parte del conjunto de átomos llamados "doble rendija"? ¿Aparecería el patrón de interferencia?


Por otro lado me sigue de la duda de si este: "quantum eraser" es un tema científico. Por ejemplo aquí:

http://www.investigacionyciencia.es/...n-causal-10835

ó aquí

http://forum.lawebdefisica.com/threa...+cu%C3%A1ntico

hablan de ello.

Lo que no logro discernir es si este "borrado cuántico" está en pro de la pseudociencia o al contrario... en pro de la ciencia.

[carroza]

Re: ¿Borrado cuántico retardado?

Ahora bien, si ponemos detectores en cada rendija, observamos no ondas de simetría circular saliendo por las rendijas, si no paquetes gaussianos, o sea, "partículas" "bien localizadas", y saliendo paquetes gaussianos, la marca resultante en la pared sólo son dos franjas.
Si esto que he dicho, que los detectores transforman la onda de simetría esférica en paquetes gaussianos es cierto, ¿Cómo el detector logra hacer eso?

No es cierto.

La luz que sale de cada rendija sigue formando una onda esférica, se detecte o no se detecte. No hay nada que la convierta en "paquetes gaussianos".
Un detector está formado por trillones de átomos con sus correspondientes electrones. Los estados cuanticos de esos trillones de átomos se entrelazan con el estado de la luz. El efecto neto de este entrelazamiento es un pequeño desplazamiento de fase en la función de onda del sistema compuesto (luz mas trillones de átomos). Para algunos estados de estos trillones de atomos, este desfase es positivo. Para otros estados, este desfase es negativo. Como no pretendemos observar los estados de estos trillones de átomos, sino solo los de la luz, promediamos con respecto a los estados de los trillones de átomos (es lo que se llama hacer la traza parcial de la matriz densidad). El resultado neto es que, con los desfases positivos y negativos aleatorios, desaparecen los términos de interferencia.

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¿Pero qué pasa si un científico quiere considerar el aparato de medida como un objeto que forma parte del conjunto de átomos llamados "doble rendija"? ¿Aparecería el patrón de interferencia?

Si tuvieras un aparato de medida en un estado cuántico único (descarta por lo pronto todos los aparatos en equilibrio térmico con el ambiente), y fueras capaz en un experimento posterior de medir todas la variables de los trillones de átomos que forman este aparato de medida, entonces en alguna combinación no trivial de estos trillones de variables, junto con las variables del fotón, aparecerían efectivamente fenómenos de interferencia.

Saludos