Paradoks EPR i kwantowa teleportacja Andrzej Kasprzak Warszawa

Paradoks EPR i kwantowa teleportacja Andrzej Kasprzak Warszawa, 07. 01. 2006 1/21

Plan seminarium: • • Wprowadzenie (rys historyczny) Stany splątane Paradoks EPR Zastosowania praktyczne: - kwantowa teleportacja - kryptografia kwantowa -. . . • Teoria a eksperyment 2/21

• „Bóg nie gra w kości” – A. Einstein • „Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete” A. Einstein, B. Podolsky, N. Rosen, Physical Review, 1935 3/21

4/21

Stany splątane Stan splątany jest to taki stan, w którym funkcja falowa układu nie da się zapisać jako iloczyn funkcji falowych jego podukładów: 5/21

Stany splątane - przykład Stan singletowy układu dwóch elektronów względem operatora momentu pędu: 6/21

Paradoks EPR źródło obserwator A obserwator B 7/21

Paradoks EPR źródło obserwator A obserwator B Pomiar spinu przez obserwatora A pozwala mu uzyskać natychmiastową informację o spinie drugiego elektronu, niezależnie od odległości, która ich dzieli, a to wydaje się być sprzeczne z STW. 8/21

Dlaczego „paradoks”? • EPR w zasadzie mieli rację, ale przyjęli, że każda teoria fizyczna dobrze opisująca rzeczywistość jest kompletna, realistyczna (dobrze wyjaśnia wyniki) i lokalna. • MECHANIKA KWANTOWA JEST NIELOKALNA ! 9/21

Ukryte zmienne i nierówności Bell’a • Próba wyjaśnienia paradoksu teoria ukrytych parametrów • 1964 – nierówności Bella 10/21

Zastosowania praktyczne • Kwantowa teleportacja • Kryptografia kwantowa • Komputery optyczno - kwantowe 11/21

Kwantowa teleportacja • Co jest złego w „klasycznej teleportacji”? • „Kompensator Heisenberga” – stany splątane. • elektrony fotony, spin polaryzacja 12/21

Jak to działa? 13/21

Sformułowanie matematyczne Wyjściowy stan : Stan układu: 14/21

Dygresja – baza Bella 15/21

Sformułowanie matematyczne c. d. 16/21

Sformułowanie matematyczne c. d. 17/21

Teoria a eksperyment • 1997 – Antony Zeilinger – teleportacja fotonów 18/21

Teoria a eksperyment c. d. • 2001 –Eugene Polzik, splątanie dwóch makroskopowych chmur atomów Cezu 19/21

20/21

Podsumowanie • Paradoks EPR – pogłębienie zrozumienia mechaniki kwantowej • Idee splątania i teleportacji obecnie realizowane w eksperymentach dla prostych układów • Zastosowanie w przyszłości? 21/21