Avanzado colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

[petruxx]

Perdonad por el titulo pero es que no se me ocurre otro mejor.
En el experimento que propongo con la figura, y que seguro anda por ahi en la bibliografia, se mezclan aspectos del colapso de la funcion de onda cuantica, la posibilidad de transmitir señales a una velocidad mayor que la luz y la critica que el articulo EPR ( Einstein y demas) planteo de las teorias cuanticas.
Creo que mas o menos era lo que Einstein y demas podian haber tenido en mente cuando escibieron el articulo. A mi me surgen muchas dudas como consecuencia de el y me gustaria saber que opinais.

[petruxx]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

El experimento es el que se describe en la figura:



- En el aparecen dos generadores de particulas enfrentados. Un colisionador de particulas que supondremos identicas por comodidad.
- Los estados de salida los supondremos centrados en un "Po" estrechito. Es decir bien colimados.
- La energia en juego es lo suficientemente pequeña como para considerar que no se escitan estados internos y que despues de la colision las particulas siguen siendo identicas ( esto no es estritamente necesario pero es comodo).
- La amplitud f(a)+f(pi-a) de que una particula salga con un cierto angulo supone impliciatmente que se trata de bosones. (Esto tampoco es estritamente necesario, pero es mas comodo suponerlo asi).
- Con las suposiciones anteriores no es dificil afirmar que esa amplitud es simetrica respecto del angulo a= 90º. Lo que tambien es muy comodo.

Todo esto con respecto del colisionador. Aparte de esto tenemos

- Dos pantallas tipo Young que aparecen con la etiqueta (A) y (B) y que estan centradas en el "centro de masas" del colisionados.
- La distancia de las pantallas al centro del colisionador es L/2.
- Las dos pantallas tienen los agujeritos en el sitio correcto, la energia de las particulas es la correcta y la distancia de las pantallas detectoras es tambien la correcta para que se puedan observar "la tipica figura de interferencia" que predice la cuantica.

Ahora la pregunta:

" ¿Si se cierran los agujeritos de la pantalla (A) seguiran apareciendo las figuras de interferencia en la pantalla (B)?

Mi respuesta: " No, no aparecen las figuras de interferencia en (B) si la pantalla (A) tiene los agujeritos cerrados".
El corolario a mi respuesta: " La pantalla (A) puede mandar señales a la pantalla (B) y ademas estas se propagan a una velocidad infinita"

¿ Vuestra opinion?

[Entro]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Si que aparecerá la figura de interferencia. Una vez que las partículas se alejan de la región de interacción se comportan como su fueran libres.

Además si estas suponiendo que hay algún tipo de entrelazamiento, mucho me temo que la posición de las partículas no da lugar a ese proceso (la posición no es una magnitud conservada).

Así que la pantalla A no manda señales alguna a la pantalla B...

[niestsnie]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Hola a todos

Me parece interesante este tema y os planteo lo sigueinte.

¿Por que la partícula no puede impactar en el propio material de la rejilla de
difracción?. ¿En un experimento real no hay partículas que impacten en la "isla" intermedia entre las franjas huecas de difracción?. ¿Existen condiciones en las que esta probabilidad de impacto es nula?.

Parece evidente que, si no se apunta bién, la partícula impactará en el material de la rejilla "muy lejos" de las franjas de difracción. Si una de las placas de difracción, por ejemplo la (B), no está bién ajustada con la trayectoria de la partícula entonces se comportará como la pantalla que registra los impactos de las partículas y no habrá patrón de interferencia ni en (A) ni en (B).

De alguna forma se puede plantear esto con una "paradoja": Si apuntamos bién la trayectoria no está bién definida, pero si apuntamos mal la trayectoria es precisa. Creo que la "solución" a esta "paradoja" es que si repetimos el mismo experimento "apuntando mal" lo que obtenemos es una mancha en la placa de dimensiones comparables con la longitud de onda de De Broglie de la partícula.


Saludos.

[Sartie]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Hola a todos

Me parece interesante este tema y os planteo lo sigueinte.

¿Por que la partícula no puede impactar en el propio material de la rejilla de
difracción?. ¿En un experimento real no hay partículas que impacten en la "isla" intermedia entre las franjas huecas de difracción?. ¿Existen condiciones en las que esta probabilidad de impacto es nula?.

Parece evidente que, si no se apunta bién, la partícula impactará en el material de la rejilla "muy lejos" de las franjas de difracción. Si una de las placas de difracción, por ejemplo la (B), no está bién ajustada con la trayectoria de la partícula entonces se comportará como la pantalla que registra los impactos de las partículas y no habrá patrón de interferencia ni en (A) ni en (B).

De alguna forma se puede plantear esto con una "paradoja": Si apuntamos bién la trayectoria no está bién definida, pero si apuntamos mal la trayectoria es precisa. Creo que la "solución" a esta "paradoja" es que si repetimos el mismo experimento "apuntando mal" lo que obtenemos es una mancha en la placa de dimensiones comparables con la longitud de onda de De Broglie de la partícula.


Saludos.

pero si las tratas como particulas no puedes hablar de difraccion

[alshain]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Si la interacción es tal que las partículas que se mueven hacia un lado acaban en un estado entrelazado con las que se mueven hacia otro entonces no habrá interferencia. No la habrá en ningún caso, ni con las ranuras de A y las de B abiertas, ni con las de A abiertas y las de B cerradas, o al revés.

La razón es que cada uno de los haces de partículas (o cada una de las partículas dos a dos en cada haz) será un subsistema de un estado entrelazado. Un subsistema entrelazado con otro en un estado total puro está en un estado mezclado, y, por tanto, no puede dar lugar a interferencia. Dicho de otra forma: el entrelazamiento hace que en principio uno pueda conocer el camino llevado por una partícula midiendo la partícula opuesta entrelazada. Mientras esta información esté disponible en algún lugar el universo la interferencia no puede ocurrir.

Con ello es imposible mandar señal superlumínica alguna haciendo uso de este experimento.

Y el experimento ha sido de hecho realizado ya. Un ejemplo se puede encontrar en la página S290 (figura 2) de Experiment and the foundations of quantum physics, donde Anton Zeilinger describe un experimento similar (aunque no idéntico), realizado con partículas entrelazadas en dos haces dirigidos hacia placas de doble ranura.

Un saludo.

[Entro]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Pues tendré que leer eso, pero me extraña que si no dispones de un sistema de detección y simplemente tapas las ranuras eso de lugar a la perdida de la interferencia...

[alshain]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

No hace falta taparlas. La interferencia no aparece en ningún caso, nunca, en este experimento. Hace ya un tiempo yo pasé muy malos ratos con él hasta que entendí la razón de ello con la ayuda de ese papel de Zeilinger :-)) Es un experimento realmente sorprendente.

Un saludo.

[Entro]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Si tapas las rendijas, estás eliminando la información sobre una parte del sistema entrelazado... y eso debería de hacer que el resto recuperara la figura de interferencia, pero claro, eso solo es una idea... tendré que leer ese artículo...

De todas formas lo que propone petruxx me parece que no es viable, no creo que una interacción genérica cree un entrelazamiento tan fuerte en momentos...

[alshain]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Ese aspecto también está mencionado en el papel de Zeilinger, en S290. Para eliminar esa información no basta con "tapar" las ranuras sino que hay que hacer una medición que borre esa información completamente, lo cual se conoce como "quantum eraser".

[petruxx]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Hola a todos

Me parece interesante este tema y os planteo lo sigueinte.

¿Por que la partícula no puede impactar en el propio material de la rejilla de
difracción?. ¿En un experimento real no hay partículas que impacten en la "isla" intermedia entre las franjas huecas de difracción?. ¿Existen condiciones en las que esta probabilidad de impacto es nula?.

En un experimento real las paticulas impactan en toda la "pantalla con las dos rendijas". De hecho no sabemos donde impactaran. Las que no impacten ...

... o bien pasan por una de las rendija...
... o bien pasan por la otra rendija ...

Si desconocemos por cual de las dos pasa .... "aparecera la figura de interferencia".

Lo que "alshain" nos recuerda es que no es suficiente con desconocer por cual de las dos rendijas pasa la particula. Lo que "alshain" dice (Zeilinger) es que es necesario que tampoco pueda saberse en el futuro , para que se produzca el patron de interferencia.

Si borras cuanticamente ("quantum eraser") la posibilidad de saber por donde va una de las particulas, la (A), entonces no sabes por donde va a ir la otra, la (B) y aparecera la figura de interferencia.

La pregunta entonces es

¿"puede borrar (A) la informacion cuantica y mandar una señal a velocidad infinita a (B)?

[niestsnie]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Hola a todos

Parece que el tema va "increscendo"

alshain dice

.... Un subsistema entrelazado con otro en un estado total puro está en un estado mezclado, y, por tanto, no puede dar lugar a interferencia. Dicho de otra forma: el entrelazamiento hace que en principio uno pueda conocer el camino llevado por una partícula midiendo la partícula opuesta entrelazada.

Mientras esta información esté disponible en algún lugar el universo la interferencia no puede ocurrir.

Con ello es imposible mandar señal superlumínica alguna haciendo uso de este experimento....

y petruxx parece rematar

Lo que "alshain" nos recuerda es que no es suficiente con desconocer por cual de las dos rendijas pasa la particula.

...Lo que "alshain" dice (Zeilinger) es que es necesario que tampoco pueda saberse en el futuro , para que se produzca el patron de interferencia.

Si borras cuanticamente ("quantum eraser") la posibilidad de saber por donde va una de las particulas, la (A), entonces no sabes por donde va a ir la otra, la (B) y aparecera la figura de interferencia.

La pregunta entonces es

¿"puede borrar (A) la informacion cuantica y mandar una señal a velocidad infinita a (B)?

Yo no lo entiendo muy bién, pero lo que si puedo es complicarlo mas. Imaginen que uno de los haces del experimento, por ejemplo el haz (B), penetra en un agujero negro. En principio no tenemos acceso a la información dentro del agujero y por tanto la rama (A) presentaría el patrón de difracción.

Saludos.

[alshain]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Sí, muy buen apunte lo del borrado.

Este es un experimento muy complejo que hay que analizar con mucho cuidado, en concreto, creo que hay que estudiar o entender bien cómo se quiere realizar ese borrado de información. Yo no tengo las ideas muy claras del todo pero creo que es muy similar a la realización moderna del delayed choice quantum eraser, tal y como lo describe wikipedia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Delayed...quantum_eraser

Paece que de forma práctica el patrón de interferencia no va a ser visible nunca en este experimento. Si uno es capaz de borrar la información sobre el camino, el patrón será visible, o digamos mejor obtenible, sólo cuando uno es capaz de correlacionar los resultados de las mediciones en A con los de las mediciones en B (es lo que en el artículo se denomina "coincidence counts"). En este caso, al menos en el ejemplo de wikipedia, la correlación requiere de comparar resultados y con ello de una señal subyugada al límite de la velocidad de la luz para el transporte de información.

Recomiendo encarecidamente una lectura de la sección "The experiment" en el artículo de wikipedia, especialmente el último párrafo de ella antes de "Discussion" y animo a los interesados a vertir aquí sus impresiones y opiniones.

Un saludo.

[petruxx]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

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De todas formas lo que propone petruxx me parece que no es viable, no creo que una interacción genérica cree un entrelazamiento tan fuerte en momentos...

Si una particula va hacia la derecha habra una particula que vaya hacia la izquierda. Habra correlacion, asi de facil. No es un problema de la interacion, ni de cual sea la interacion, ni de cual sea su intensidad.
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Yo no lo entiendo muy bién, pero lo que si puedo es complicarlo mas. Imaginen que uno de los haces del experimento, por ejemplo el haz (B), penetra en un agujero negro. En principio no tenemos acceso a la información dentro del agujero y por tanto la rama (A) presentaría el patrón de difracción.

En relalidad todo parece ocurrir como si no importara lo que haces con el haz (B). En el haz (A) ocurrira lo que tenga que ocurrir.
Es un poco la consecuencia de afirmaciones del tipo:

Lo que "alshain" nos recuerda es que no es suficiente con desconocer por cual de las dos rendijas pasa la particula. Lo que "alshain" dice (Zeilinger) es que es necesario que tampoco pueda saberse en el futuro , para que se produzca el patron de interferencia.

Que realmente es muy bonita pero que no esta claro que signifique algo. La idea que hay que tener "en mente" para abordar sensatamente el problema que plantea "alshain" esta expresado en una cita del mismo:

La razón es que cada uno de los haces de partículas (o cada una de las partículas dos a dos en cada haz) será un subsistema de un estado entrelazado. Un subsistema entrelazado con otro en un estado total puro está en un estado mezclado, y, por tanto, no puede dar lugar a interferencia.

Esto tiene una forma matematica de expresarse. Cuando asi se hace, pienso, que el misterio de las correlaciones que se describen en el experimento debe de desaparecer.

Lo que no se es como se expresan matematicamente esos estados entrelazos en "el momento".
¿ Alguien lo sabe ?
Si no, no me atrevo hacer ningun comentario.

[carroza]

Re: colapso, velocidad infinita de las señales y EPR

Lo que no se es como se expresan matematicamente esos estados entrelazos en "el momento".
¿ Alguien lo sabe ?
Si no, no me atrevo hacer ningun comentario.

Si $\phi_A(x_1)$ es una función de onda de una partícula 1, y $\phi_B(x_2)$ es una función de onda de una partícula 2, entonces

$\phi_A(x_1) \phi_B(x_2)$ es una función de onda del sistema formado por las partículas 1 y 2. Esta función de onda es factorizable, ya que se puede poner como el producto de una función de la partícula 1 por otra función de la partícula 2. Por tanto, no corresponde a un estado entrelazado.


Sin embargo $\phi_A(x_1) \phi_B(x_2)+ \phi_B(x_1) \phi_A(x_2)$, es una también función de onda del sistema formado por las partículas 1 y 2. Sin embargo, esta función de onda no es factorizable. Por tanto, corresponde a un estado entrelazado.


En resumen, para tener estado entrelazados, necesitas considerar estados de dos partículas (al menos) que no puedan expresarse como producto de los estados de partículas individuales.