Связь быстрее скорости света.
Дэвид Бом.
Ранее отмечалось, что проблема мгновенной передачи информации на расстояние заключается не в невозможности мгновенной передачи взаимодействия между удалёнными системами, а в случайном характере результатов квантового процесса измерения, способного реализовать нелокальное взаимодействие в условиях запутанных квантовых состояний. В данном изложении не рассматривается возможность создания статистических ансамблей запутанных систем, которые могли бы решить эту проблему. Вместо этого акцентируется внимание на том, что квантовое измерение представляет собой лишь частный случай нелинейных процессов (см. сайт https://relativisticether.ru/ ).
В общем, любой процесс эволюции квантового объекта, сопровождающийся изменением его энергии, является нелинейным. Если такой процесс вызван не взаимодействием с измерителем (обладающим неконтролируемым числом степеней свободы, что обусловливает вероятностное описание его состояний), а иным определённым механизмом, то результат взаимодействия может быть детерминированным. В таком случае он способен содержать информацию на макроскопическом уровне – том, в котором существуем мы с вами.
Нелинейность эволюции в общем случае присуща любой неконсервативной квантовой системе. Нам необходимо, чтобы внешнее воздействие было нелинейным и детерминированным. Такими свойствами, в частности, обладает воздействие лазерного импульса на электроны. Это было наглядно продемонстрировано в экспериментальных исследованиях парадокса Хартмана и нелокальности в условиях квантового эффекта Холла (см. предыдущий пост).
Воспользуемся этим обстоятельством и попытаемся преодолеть главный недостаток перечисленных экспериментов, не позволяющий полностью развеять существующие сомнения в возможности связи быстрее скорости света. Речь идёт о недостаточно большом расстоянии передачи сигнала: в первом случае – порядка 0,1 нм, во втором – порядка 1 см. Такое расстояние не даёт возможности относительно просто измерить время задержки сигнала без применения экзотических методов.
«Дальность» передачи сигнала определяется пространственным размером волновой функции. С точки зрения надёжного измерения превышения скорости света сигналом (Здесь имеется в виду, что предельное время задержки приёма сигнала относительно момента его посылки, определяемое точностью измерения, должно быть меньше времени, которое требуется свету для преодоления расстояния между источником и приёмником.) желательно иметь размер квантового состояния — посредника взаимодействия — порядка 100 см и более. Состояния такого размера несложно получить для фотонов, что и было использовано в исследованиях ЭПР-парадокса по схеме Белла. Однако возникает проблема детерминированного внешнего нелинейного воздействия на квантовое состояние фотона.
Такое воздействие возможно, например, для системы, состоящей из фотона и взаимодействующего с ним атома. Пространственное состояние фотона однозначно определяется его поляризацией и частотой и формируется в момент его рождения атомом. Чтобы не усложнять рассуждения, оставим поляризацию фотона за рамками рассмотрения и сосредоточимся только на его частоте. Если фотон обладает единственной частотой, то его пространственная волновая функция (а, следовательно, и пространственное распределение его «вещества») полностью определяется энергиями стационарных состояний излучающего атома. В таком случае она не может быть использована для передачи сигнала. Действительно, изменение квантового состояния атома под внешним воздействием приводит лишь к изменению вероятности излучения фотонов той или иной частоты, не затрагивая их пространственной структуры. Для когерентного ансамбля атомов (В данном случае не требуется полной когерентности состояний атомов – достаточно частичной идентичности тех стационарных состояний, которые участвуют в формировании исследуемого электромагнитного поля.) это означает следующее: изменение пространственной конфигурации электромагнитного поля ансамбля фотонов происходит за счёт изменения числа фотонов для каждой из частот – вследствие различий в скоростях излучения и поглощения. При этом процессы рождения и уничтожения фотонов носят локальный характер и непригодны для сверхсветовой передачи сигнала.
Эта проблема может быть решена при использовании ансамбля атомов, взаимодействующих с ансамблем двухцветных фотонов (Двухцветный фотон – квант электромагнитного поля, не обладающий определённой энергией. У него есть два возможных измеряемых значения энергии. Вероятность регистрации каждого из этих значений определяется коэффициентами разложения волновой функции фотона по частотам. В этом отношении двухцветный фотон аналогичен атому, находящемуся в состоянии суперпозиции двух стационарных состояний. При этом двухцветный квант представляет собой цельный физический объект – как и обычный квант: он поглощается и излучается целиком.). В таком случае пространственная волновая функция отдельного фотона (а, следовательно, и пространственное распределение его энергии) определяется соотношением коэффициентов разложения по волновым функциям двух стационарных состояний – с соответствующими частотами.
При взаимодействии с атомами указанные коэффициенты зависят от коэффициентов разложения стационарных состояний электронов в атомах. Изменение этих коэффициентов под внешним воздействием (что в принципе осуществимо) приводит к изменению соотношения частот двухцветного фотона — без его уничтожения или рождения, то есть нелокально.
Чтобы исключить спонтанное рождение одноцветных фотонов и обеспечить достаточно высокую скорость изменения соотношения цветов – необходимую для сверхсветовой связи, — поток двухцветных фотонов должен быть достаточно интенсивным. В связи с этим перспективной представляется следующая схема эксперимента:
1 - пучок когерентных двухцветных фотонов; 2 - зеркало; 3 - кювета с газом; 4 - резонатор; 5 - лазерный импульс; 6 - точка измерения интенсивности спектральных линий двухцветного излученния. Схема эксперимента. 1 - пучок когерентных двухцветных фотонов; 2 - зеркало; 3 - кювета с газом; 4 - резонатор; 5 - лазерный импульс; 6 - точка измерения интенсивности спектральных линий двухцветного излучения.
Пучок когерентных двухцветных фотонов (1) направляется зеркалом (2) на кювету с газом (3). Система фотонов и атомов размещена в резонаторе с высокой добротностью (4). Передаваемый сигнал формируется с помощью импульсного лазера (5). Его частота равна: одной из частот двухцветного фотона (резонансной частоте соответствующего перехода атома). Схему энергетических уровней см. на сайте https://relativisticether.ru/)). В результате во всём объёме резонатора одновременно происходит изменение спектра двухцветного излучения.
Зарегистрировать это изменение можно в удалённой точке вблизи точки (6). Для этого достаточно отвести небольшую часть излучения в данной точке на спектрограф.
Ещё раз подчеркнём, что применение двухцветных фотонов необходимо именно потому, что они, в отличие от потоков фотонов двух разных частот, обладают особым свойством. Изменение спектра — то есть меры вещества в состояниях с различной энергией – единого двухцветного фотона происходит нелокально: одновременно во всём пространстве, где присутствует фотон. В то же время перераспределение энергии между потоками фотонов двух различных частот осуществляется локально – через изменение числа фотонов в потоках вследствие их излучения и поглощения атомами в ограниченной области пространства..
Таким образом, именно для двухцветных фотонов характерно мгновенное распространение локального воздействия на любые удалённые точки пространства, где их волновые функции до воздействия отличались от нуля. Это означает, что воздействие передаётся практически на неограниченное расстояние мгновенно.
В заключение отметим, что предложенная схема эксперимента позволяет варьировать внешние условия в широких пределах, включая возможность выбора газа с подходящими уровнями энергии. Это обстоятельство даёт основания рассчитывать на практическую реализацию методики и передачу макроскопической информации на расстояние мгновенно (без принципиальной задержки на время механического перемещения носителя информации).
Нелинейное детерминированное воздействие на волновую функцию двухцветного фотона, вероятно, можно реализовать посредством электронов волновода, генерирующего такие фотоны. Однако описание квантовой динамики этого процесса в условиях четырёхволнового смешения с рассеянием Брэгга, используемого для генерации бихроматических фотонов, представляет значительные трудности даже на уровне приближённой модели. В связи с этим для анализа явления мгновенной передачи информации целесообразно использовать ансамбль атомов в качестве посредника внешнего воздействия на состояния двухцветных фотонов (см. [https://relativisticether.ru/]( (см. https://relativisticether.ru/))).