Квантовая магия
Шрифт:
Но до сих пор существовали лишь полуэмпирические представления о тонких планах реальности, только намекающие на настоящие законы. Нетрудно вообразить, к какому прогрессу может привести понимание самих законов квантовых уровней мироздания, а не отдаленные представления о них. Это будет уже не просто «прогресс в магии», а качественно новый ее уровень.
За многотысячелетнюю историю эзотерических практик в них не было никакого прогресса — современные маги используют примерно те же методы, что и маги глубокой древности. Иными словами — и те, и другие лишь на разные лады рассказывали и рассказывают одни и те же «сказки» о мироздании, и до сих пор дело никогда не доходило до понимания настоящих законов — количественных (неизменных) фундаментальных законов Бытия.
Но если такое знание придет, то оно будет открывать глаза и на всю пагубность использования магии в личных корыстных целях, когда она направлена на удовлетворение мирских потребностей и плотских желаний. Будет ясно виден неумолимый в своих действиях Жезл Закона, перед которым придется держать ответ за все мысли, слова и поступки.
Старые
Понять огромную роль и всю значимость количественных теорий довольно просто — нужно лишь оглянуться вокруг себя. Все творения рук человеческих, которые нас окружают, обязаны своим существованием именно этим теориям, и без понимания количественных закономерностей мы бы по-прежнему сидели у костра и довольствовались тем, что нам удалось «приручить» огонь для обогрева жилища и приготовления пищи.
Можно заметить, что только с появлением количественных теорий человек начинает широко применять те или иные процессы на практике. И прогресс в любой области просто невозможен без количественного описания. Переход от качественного описания явлений к количественномуозначает гигантский прорыв, настоящий скачок в практическом применении процессов. Это относится и к тонким уровням реальности. Только с появлением первых количественных теорий в данной области можно начинать говорить о какой-то серьезной практической деятельности по освоению тонких уровней реальности. Как в примере с огнем — не качественное описание на уровне греет/жжет, а лишь количественное описание физико-химических процессов, сопровождающих процесс горения, открывает путь к широкому применению человеком огня в самых различных сферах деятельности.
Сложность в описании тонких уровней реальности и тот долгий путь, который проделала наука, подходя к нему, объясняются тем, что на этих квантовых уровнях относительно высокая мера квантовой запутанности. Попросту говоря, там нет реальности, единой для всех. Сюжет, декорации и «картинки» восприятия могут быть разные — они зависят от сложившейся у человека системы интерпретаций и привычных установок. Но в основе любого сюжета всегда будут лежать объективные энергоинформационные процессы на тонких уровнях реальности. Например, все эти восприятия Тонкого мира могут быть «окрашены» религиозными мотивами, или это будут современные фантастические сюжеты с «инопланетянами» или « неорганами» в главной роли и т. п. При такой ситуации создавалось впечатление, что за этими «картинками» нет объективных элементов реальности, нет физической основы. С одной стороны, это ставило под сомнение мистический опыт, а с другой — сильно затрудняло поиск общих закономерностей. Но все же наука приблизилась к пониманию этих вопросов при изучении фундаментальных процессов в квантовом домене реальности — процессов, связанных с физикой квантовой информации. И основная роль здесь принадлежит количественному описанию несепарабельных состояний. Этот шаг квантовой теории я считаю очень существенным — таким, который имеет все основания стать самым важным и значимым достижением науки за всю ее историю.
3.3. Мера квантовой запутанности
Когда речь заходит о количественном описании квантовой запутанности, на первый план выходит понятие матрицы плотности. Первой была введена мера квантовой запутанности для самого простого случая — двухчастичнойсистемы в чистом состоянии [типа (3.1)], то есть мера запутанности между двухуровневыми подсистемами А и B, когда вся система замкнута (находится в чистом состоянии). Основывается эта мера на понятии частичной матрицы плотности и выражается в терминах энтропии фон Неймана:
E( A ) = — Tr[ A log 2( A)]. (3.6)
Здесь A — частичная (редуцированная) матрица плотности подсистемы А. Получается она взятием частичного следа [80] по B. С физической точки зрения, взятие частичного следа и получение редуцированной матрицы плотности — это усреднение по всем внешним степеням свободы выделенной подсистемы (по ее внешнему окружению). В некотором
отношении это проведение границы между подсистемой и ее окружением, когда подсистема может рассматриваться независимо от него. Мы как бы «вырезаем» нашу подсистему из более сложной структуры и рассматриваем ее в качестве самостоятельного объекта. В результате этой операции пространство допустимых состояний подсистемы уменьшается, частичная матрица плотности имеет меньшую размерность, чем исходная система, например, из матрицы 4 x 4 получается матрица 2 x 2, как было показано выше, когда из матрицы (3.3) получалась (3.5).80
Более подробно, с примерами, см. мою статью: Доронин С. И.Мера квантовой запутанности чистых состояний // Квант. Маг. 1, 1123 (2004), http:// quantmagic. narod. ru/volumes/VOL112004/abs1123.html.
Эта мера запутанности была предложена Чарльзом Беннеттом(Charles H. Bennett) с соавторами [81] в 1996 году.
Затем Вуттерс [82] ввел более общуюколичественную характеристику запутанности двусоставной системы — не только для чистого, но и для смешанного состояния. Называется она concurrence(согласованность, гармония) [83] . Она была введена достаточно сложно, с использованием « спин-флип» преобразования.
81
Bennett C. H., Bernstein H. J., PopescuS. and Schumacher B.Phys. Rev. A 53, 2046 (1996).
82
Hill S. and WoottersW. K.Phys. Rev. Lett. 78, 5022 (1997).
83
Эту меру запутанности я, например, использовал в работе: Doronin S. I.Phys. Rev. A 68, 052306 (2003), где анализировалась динамика квантовой запутанности в системе взаимодействующих ядерных спинов.
Впоследствии было найдено [84] более удобное и общее выражение для вычисления согласованности уже в многосоставных системах:
C= {2[1– Tr ( A 2)]} 1/2.
Оно справедливо для произвольных замкнутых систем и характеризует меру квантовой запутанности подсистемы А (любой размерности) со всем ее окружением (также любой размерности).
84
Rungta P, BuzekV, Caves C. M, HilleryM. and Milburn G. J.Phys. Rev. A 64, 042315 (2001).
Согласованность в качестве меры квантовой запутанности использовалась в широко известном эксперименте по макроскопической запутанности [85] .
В целом, наличие квантовой запутанности в макроскопических системах трудно подвергнуть сомнению, поскольку есть «железное» утверждение (принцип несепарабельности) — если системы взаимодействуют друг с другом, то они квантово запутаны между собой (связаны нелокальными квантовыми корреляциями). Наличие любого взаимодействия — достаточное условие для квантовой запутанности (несепарабельности) взаимодействующих объектов. Но одно дело — это понимать и декларировать, а другое — уметь количественно описывать эту запутанность и сопоставлять адекватность теоретического описания с результатами физических экспериментов.
85
Ghosh S. et al.Nature, 425, 48 (2003). См. обзор этой экспериментальной статьи (на русском языке): http://perst.issp.ras.ru/Control/Inform/perst/2003/3_19/perst.htm#D19.
Были предложены и другие меры квантовой запутанности, постоянно ведется поиск наиболее удобныхв практическом применении. Из них наиболее известны следующие.
1. Перес-Городецки, или PPT (positive partial transpose) критерий сепарабельности:
Peres.Phys. Rev. Lett. 77, 1413 (1996); Horodecki M., HorodeckiP. and HorodeckiR.Phys. Lett.A 223, 1 (1996).
2. Основанная на PPT-критерии мера запутанности — отрицательность(negativity):
Zyczkowski K., HorodeckiP., SanperaA. and LewensteinM.Phys. Rev. A 58, 883 (1998); Vidal G. and Werner R. F.Phys. Rev. A 65, 032314 (2002).
3. Относительная энтропия запутанности(relative entropy of entanglement):
Vedral V., PlenioM. B., Jacobs K. and Knight P. L.Phys. Rev. A 56, 4452 (1997).