Причинность в квантовой телепортации

Квантовая телепортация представляет собой протокол передачи неизвестного квантового состояния между двумя сторонами (Алисой и Бобом). Этот протокол включает в себя два канала: квантовый (максимально запутанное состояние) и классический (стандартный канал передачи информации). Оказывается, что действие квантового канала сводится к передаче информации как вперед, так и обратно во времени. Это ведет к появлению феномена условного путешествия во времени, который был подтвержден экспериментально группой Лафореста в 2003 г. В настоящей работе исследованы обратновременные процессы с позиции квантового причинного анализа, являющегося новым методом, дающим формальное определение и численную меру причинной связи в произвольной двусоставной системе. Рассмотрен модифицированный протокол телепортации без использования дополнительного классического канала. Вместо выполнения унитарной трансформации Боб просто проводит измерение над своей частицей. Момент измерения Боба был сдвинут во времени, затем наблюдалось изменение причинности между входным состоянием, результатом совместного измерения Алисы и выходным результатом Боба. Установлено, что результат Боба всегда является следствием по отношению к первым двум величинам, даже в случае, когда он был получен до момента приготовления входного состояния. Таким образом, получена обратно-временная причинность, но с причиной, содержащей абсолютно случайную переменную. Поэтому можно утверждать, что Боб получает сообщение из случайного будущего. Применение причинного анализа в рамках обратно-временного подхода к телепортации, вводящего собственное время отсчета для телепорти-рующегося кубита (отличного от отсчета времени внешнего наблюдателя), показывает, что в этой системе отсчета все следствия идут после соответствующих причин. Кроме демонстрации обратно-временной причинности, рассмотрена телепортация кубита, находящегося в причинной связи с другим кубитом. В результате показана возможность телепортации причинности.

Литература

[1] Teleporting an unknown quantum state via dual classical and einstein-podolsky-rosen channels / C.H. Bennett, G. Brassard, C. Crepeau, R. Jozsa, A. Peres, W.K. Wootters // Phys. Rev. Lett. 1993. Vol. 70. P. 1895-1899 [Электронный ресурс] URL: http://www.comp.nus.edu.sg/rahul/allfiles/teleport.pdf (дата обращения: 17.12.2013).

[2] Penrose R. Quantum computation, entanglement and state reduction // Roy. Soc. of London Phil. Tr. A. 1998. Vol. 356. Iss. 1743. P. 1927. DOI: 10.1098/rsta.1998.0256.

[3] Laforest M., Baugh J., Laflamme R. Time-reversal formalism applied to maximal bipartite entanglement: theoretical and experimental exploration // Phys. Rev. A. 2006. Vol. 73. P. 032323.

[4] Kiktenko E.O., Korotaev S.M. Causal analysis of asymmetric entangled states under decoherence // Phys. Lett. A. 2012. Vol. 376. P. 820-823. DOI: 10.1016/j.physleta.2012.01.032.

[5] Korotaev S.M., Kiktenko E.O. Causality and decoherence in the asymmetric states // Physica Scripta. 2012. Vol. 85. I. 5. P. 055006. DOI:10.1088/0031-8949/85/05/055006.

[6] Korotaev S.M., Serdyuk V.O., Sorokin M.O. Effect of macroscopic nonlocality on geomagnetic and solar-ionospheric processes // Geomagnetism and Aeronomy. 2000. Vol. 40. P. 323-330.

[7] Kozyrev N.A., Nasonov V.V. On Some Properties of Time Revealed by Astronomy Observations: Manifestation of Cosmic Factors on the Earth and Stars; ed. by A.A. Efimov. M.: VAGO Press, 1978. P. 168-179 (in Russ.).

[8] Cramer J.G. Generalized absorber theory and Einstein-Podolsky-Rosen paradox // Phys. Rev. D. 1980. Vol. 22. P. 362-376.

[9] Photons That Never Interacted / J.-W. Pan, D. Bouwmester, H. Weinfurter, A. Zeilinger // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80. P. 3891.

[10] Experimental delayed-choice entanglement swapping / X.-S. Ma, S. Zotter, J. Kofler, R. Ursin, T. Jennewien, B. Brukner, A. Zeilinger // Nature Physics. 2012. Vol. 8. P. 479-485.

[11] Korotaev S.M., Serdyuk V.O. The forecast of fluctuating large-scale natural processes and macroscopic correlations effect // Int. J. of Computing Anticipatory Systems. 2008. Vol. 20. P. 31-46.