создаются две флешки по гигабайту каждая;
Две маловато.
Создаются два пары флешек (пара А и пара Б), каждая флешка по 1 Гб.
флешки симметричные, состоят из запутанных частиц.
Да, каждая пара флешек (пара А и пара Б) "симметрична и состоит из запутанных частиц" (между собой пары флешек не запутаны).
Одна флешка остается на земле, а другая на звездолете отправляется к другой планете.
Не, на Земле остается одна флешка из пары А и одна флешка из пары Б (т.е. по одной из каждой запутанной пары).
Скорость звездолета меньше скорости света. На другой планете вторая флешка может храниться хоть несколько лет. Но вот на планете случается ЧП. С помощью флешки можно мгновенно передать сигнал тревоги на землю, а также несколько фотоснимков вышедшего из строя блока. Короче, мгновенно передать информацию объемом один гигабайт.
С помощью одной пары не получится. Объясняю. Представьте, что есть две флешки по 1 бит каждая. На Земле, вы их "спутываете" (на одной оказывается единичка, а на второй нолик, где что оказалось неизвестно). Запутанность, в данном случае это то, что на флешках не может быть две единички или два нолика. Одна флешка остается на Земле, другая улетает. Вы не знаете, на какой 0, а на какой 1. Вы знаете только, на них не может быть двух нулей или двух единиц. Если в результате измерения на Земле будет 0 – на далекой планете 1 и наоборот. Как тут передать информацию ? Никак.
А вот с помощью двух пар флешек и отложенного выбора: запутывать или не запутывать между собой пары, можно.
Объясняю.
Итак, все, как раньше. Вы последовательно спутываете биты в паре флешек А. Т.е. последовательно, в каждой ячейке памяти на флешке №1А окажется, либо 0, либо 1, а в каждой ячейке памяти на флешке №2А, соответственно, окажется инверсное 0 или 1.
Где что оказалось, неизвестно. Известно только, что не может быть, чтобы в ячейках памяти с одинаковыми номерами флешек №1А и №2А оказались два нуля или две единицы.
Аналогично спутываем биты на флешке №1Б и №2Б.
Пусть по вашему, объем каждой флешки миллиард (т.е. примерно 1 Гб.) нулей или единиц.
Это нужно, чтобы вступил в действие закон больших чисел, и можно было сказать следующее важное утверждение.
Т.к. в процессе "спутывания" ячеек памяти на флешках №1,2 вероятность оказаться 0 или 1 на любой флешке равны (где оказался ноль, а где единица нам неизвестно), то в среднем, на миллиарде ячеек (этот 1 Гб.) нулей и единиц будет поровну.
Т.е. 50% нулей и единиц будет на флешке №1А и 50% нулей и единиц на флешке №2А (аналогично на флешках №1Б и №2Б).
Заметьте, это никак не влияет на то, что каждые конкретные ячейки памяти с одинаковыми номерами, на флешках №1А,2А остались спутанными (т.е. все ячейки с одинаковыми номерами на флешках №1А и №2А все еще связаны, как 1-0 или 0-1, аналогично на флешках №1Б и №2Б).
Также следует заметить, что флешки из пары А и пары Б не "спутывались" между собой. Т.е. никакой корреляции между нулями и единицами в соответствующих ячейках памяти флешек №1А,1Б и №2А, 2Б нет. Примерно в 50% случаев там будет 0-0 или 1-1 и в 50% случаев будет 1-0 или 0-1. В отличие от пар №1А,2А и №1Б,2Б, где всегда будет 1-0 или 0-1 по условию их спутанности.
Теперь все готово, чтобы по одной флешке из каждой пары отправить на далекую планету.
Пусть первые флешки в каждой паре, т.е. №1А и №1Б остаются на Земле, а вторые флешки в каждой паре, т.е. №2А и №2Б, отправляются на далекую планету.
Естественно, до старта, время путешественников в пути на далекую планету было рассчитано. Пусть расстояние до планеты 10 световых лет, а время в пути 100 лет (по часам Землян). Договорились, что ровно через 100 лет, по своим часам, Земляне вскроют свои флешки №1А и №1Б, и произведут измерения. Т.е. сверят, нули или единицы попарно в каждых ячейках памяти с одинаковыми номерами, на своих флешках №1А, 1Б.
Т.к. до отправления в полет они не спутывались, то учитывая закон больших чисел, можно сказать, что вероятность совпадения чисел в указанных ячейках равна 50%, т.е. из миллиарда ячеек памяти (1 Гб.) в 50% случаев в паре ячеек с одинаковыми номерами на флешках №1А,1Б, мы детектирует 1-1 или 0-0, а в 50% случае детектируем 1-0 или 0-1 (это уже сказано выше, повторяю для полного понимания).
Аналогичная ситуация была бы на флешках путешественников.
Однако, теперь пришло время для самого главного. Путешественники, могут "запутать" биты в ячейках памяти на своих флешках №2А,2Б, когда благополучно приземлятся на далекой планете.
Это происходит точно также, как происходило спутывание на Земле перед стартом. Путешественники берут две ячейки памяти с одинаковыми номерами на флешках №2А,2Б и спутывают их. Т.е. в одной ячейке обязательно останется 0, в другой 1, какое где неизвестно (но это и не требуется).
Напоминаю, что до этого спутывания каждый нолик или единичка на каждой флешке путешественников уже был спутан с соответствующим ноликом или единичкой на флешках Землян того же типа. Т.е. на флешках №1А была спутана с 2А, а №1Б спутана с 2Б.
Теперь же в процессе спутывания путешественниками ячеек памяти с одинаковыми номерами на флешках №2А, 2Б, спутанными оказываются не только флешки в каждой паре (1А, 2А), (1Б,2Б), но и флешки между парами. Т.е. также спутанными оказываются флешки (1А,1Б) (2А,2Б). Если точнее – ячейки памяти с одинаковыми номерами.
Для вдумчивых читателей, может возникнуть вопрос, как конкретно поменяются нули и единички при спутывании, если, скажем, в ячейке №1 флешек №2А,2Б уже были два нуля или две единицы ? (они же не обязаны бить коррелированными, т.к. на Земле пары А и Б не спутывали).
Вопрос справедливый. В этом случае, в ходе спутывания, произойдет частичная утрата информации о том, что было изначально записано в ячейках №1 всех флешек. Эта утрата условна, т.к. мы и не знали, что в было записано в каждой ячейке каждой флешки. Мы знали, только о существовании корреляции, вида 1-0, 0-1 между этими битами.
Теперь же, после спутывания битов во флешках №2А и №2, в результате перегруппировки нулей и единиц в ячейках всех флешек образуется новая корреляция, о которой будут знать путешественники.
Они будут знать, что не только соответствующие ячейки флешки №2А коррелирует с ячейками №1А и ячейки флешки №2Б с ячейками флешки №1Б (что было еще на Земле), но и соответствующие ячейки филешки №2А и №2Б (а также №1А и №1Б) станут также спутаны. Т.е. если в одной будет 0, то в другой 1.
Что теперь обнаружат Земляне, когда через 100 лет вскроют флешки и произведут измерения ?
Они обнаружат, что биты в ячейках с одинаковыми номерами на оставшихся у них флешках №1А и №1Б, скоррелированы ! Там всегда будет корреляция, "спутанность" вида 1-0, 0-1. В отличие от случая, если бы путешественники не спутывали после приземления на далекой планете биты в своих флешках №2А, 2Б.
Улавливаете ?
Если путешественники не спутывают биты в соответствующих ячейках своих флешек №2А,2Б, то и Земляне не обнаруживают спутанность между соответствующими ячейками оставшихся у себя флешек №1А,1Б.
Если же путешественники спутывают биты на своих флешках то и Земляне обнаруживают эти корреляции в ходе измерения на своих флешках.
Для чего нужно было две пары флешек, надеюсь, теперь понятно. Две пары флешек, каждая пара в которой спутана, нужны были для того, чтобы реализовать эксперимент с отложенными выбором – спутывать ли пары между собой.
Представьте, что до старта была договоренность. Если посадка пройдет удачно, путешественники спутывают пары между собой и не спутывают, если погибают.
Земляне, через 100 лет после старта, вскрываю флешки, производят побитное сравнение (измерение) ячеек памяти флешек и мгновенно получают информацию за 10 световых лет от них. Если в 50% случае корреляции между битами в ячейках памяти флешек №1А,1Б нет, значит путешественники не спутывали биты, т.е. миссия провалилась. Если же в более чем 50% случаев (в идеале, учитывая закон больших чисел и объем ячеек, в 99% случаев) корреляция наблюдается, значит путешественники спутали биты на своих флешках №2А,2Б, а следовательно удачно припланетились.
Не забываем, что световой сигнал об удачной посадке Землянам придет не раньше через 10 лет (10 световых лет до планеты по условию задачи).
Также не забываем, что никакой более конкретной информации на этих флешках также нельзя передать, т.к. во-первых, знать что именно 0 или 1 записано в каждой ячейке противопоказано для сохранения суперпозиции волной функции (т.е.спутанность нарушается), а во-вторых при спутывании, скажем так, второго уровня, в отличии от первого информация меняется на всех флешках разом, происходит мгновенная перегруппировка битов так, чтобы инверсия вида 1-0, оказалась на всех флешках.
Однако, это не значит, что технологию нельзя масштабировать. По сути, мы использовали 1 млрд. ячеек памяти (примерно 1 Гб.) для того, чтобы передать со сверхсветовой скоростью (а точнее, мгновенно) информацию размеров всего-навсего 1 бит. Т.е. экспедиция удалась/не удалась = 1 бит.
Но никто не мешает нам использовать флешки поменьше, скажем передовать 1 бит. Информации используя носитель объемом 1 Кб. (1024 ячеек памяти). Закон больших числе на тысячах уже вполне сносно работает и потерять 1 бит будет довольно трудно, а восстановить по соседним битам легко. Так что с помощью 1 Гб. флешки можно передать примерно 1 Мб. мгновенной информации. Ну, а с помощью тысячи таких флешек и желанный вами 1 Гб.
И еще, обращаю ваше внимание, что экспериментов, по такого рода отложенному выбору "запутывания" элементарных частиц, не проводилось. Возможно, технологий достаточно долгого удержания статистически значимого числа спутанных элементарных частиц и их транспортировки на значимое расстояние нет. А это необходимо, чтобы достоверно установить передачу даже 1 бита информации быстрее скорости света.
Учитывая, что для передачи 1 бита потребуется сделать статистически значимое количество измерений (в нашем примере 1 тысячу считываний ячеек памяти), то чтобы свет все еще не успел придти при получении этого 1 бита, расстояние между спутанными частями системы нужно огромное, минимум до Луны.
Хотя, может быть, аналогичные рассуждения просто не афишируются в научпопе, т.к. их довольно трудно даже изложить внятно на бытовом языке. Надеюсь у меня получилось доходчиво.
Да и на форуме, куда интересней поддакнуть или тысячу раз опровергнуть мгновенную передачу информации в тысяче одноуровневых экспериментов с одной парой частиц и с одним актом спутывания. Обычно только такие эксперименты и придумывают интересующиеся.
Одной парой спутанных элементарных частиц (или даже спутанной пары миллиардов элементарных частиц) не обойтись, как не обойтись и одним актом их спутывания. Нужно и то и другое.
