Квантовая информатика и квантовые парадоксы

Программа

• Введение. Основные понятия квантовой теории, квантовых измерений и квантовой информатики. Место квантовой теории в современной физике. Принципиальная несводимость к классической статистической физикой.
• Квантовая нелокальность: интерференция Юнга и Маха-Цендера для одиночных частиц. Принципиальная возможность неразрушающих измерений и параллельных аналоговых квантовых вычислений. Квантовый компьютер.
• Параметрическое рассеяние света в квантовых парадоксах и квантовой оптике. Формальное описание в представлениях Гейзенберга и Шредингера. Квантовая специфика. Роль физического вакуума. Многомодовые поля в пространстве и во времени. Реальные эксперименты. Практический аспект: безэталонная калибровка фотодетекторов. Фантомные изображения.
• Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР): попытка «обойти» принцип неопределенностей Гейзенберга. Изменение квантовой неопределенности одной из канонически сопряженных наблюдаемых при измерении другой. Копенгагенская интерпретация квантовой теории Нильса Бора: формальная адекватность и смысловая недостаточность. Парадокс Белла: классическая формулировка и эксперименты с бифотонами. Квантовая и классическая теории двухфотонной интерференции. Классические модели и их предельные возможности. Поляризационные эксперименты. Опровержение «теории скрытых параметров». Корреляция «того, чего нет»? Теорема Белла с учетом потерь. Принципиальная неустранимость потерь оставляет ли «лазейку» теории скрытых параметров? Преодоление последних преград в вынесении окончательного вердикта.

Вопросы и задания по курсу

1. Квантовые парадоксы: определение, цель их выявления, роль в создании квантовой теории (УФ катастрофа) и в выработке адекватной интерпретации.
2. Принцип неопределенностей Гейзенберга. Природа неопределенности и статистичности.
3. Квантовый компьютер.
4. Рождение коррелированных пар частиц: электрон-позитронные пары, бифотоны. Тройки и четверки коррелированных фотонов, трехкубитовые и четырехкубитовые состояния.
5. Квантовая криптография.
6. Классический и квантовый парадоксы Зенона – парадоксы времени. Нарушение причинности?
7. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР): попытка «обойти» принцип неопределенностей Гейзенберга.

Литература

1. Белинский А.В. Квантовые измерения. М.: БИНОМ. 2008, - 182с.
2. Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. М: Физматлит. 2000, 896с.
3. Белинский А.В., Шульман М.Х. Квантовая специфика нелинейного светоделителя. Успехи физических наук, 2014 том 184, № 10, с. 1135-1148.
4. Белинский А.В., Чиркин А.С. Парадокс Бернштейна с запутанными квантовыми состояниями. Успехи физических наук, 2013 том 183, № 11, с. 1231-1236.
5. Белинский А.В., Маркина Е.С. Фильтрация фотонных шумов нелинейным интерферометром. Оптика и спектроскопия, 2015 том 118, № 3, с. 459-468.