Привет, %username%!
В свободное время я развлекаю себя всяческим креативом. Недавно затеял сочинение «рассказика про будущее» на тему цензуры, тоталитаризма и т.д. и т.п. Ничего серьезного — просто мое виденье происходящего ныне. Так вот… в вымышленном мной мире возникла жесткая необходимость в скрытой коммуникации без использования классических каналов (проводов, радио, звука и т.д.). Как уже описывалось на хабре, коммуникация на «запутанных квантах» невозможна без классического канала (по крайней мере пока). В данном посте я бы хотел поделиться с тобой своим утренним (4.07.2013) мысленным экспериментом по поиску способа обойти ограничение необходимости оповестить принимающую сторону о том, что измерение уже проведено передающей стороной.
Задача
Сначала о явлении квантовой запутанности. Это такое «квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.» Т.е. по сути запутанные кванты представляют собой одноранговую сеть. Для работы представленной ниже концепции один из квантов все же нужно назначить Master'ом, а все остальные будут Slave'ами. Условия задачи будут такими:
- Имеем два (или более) участника квантовой коммуникации: Master и Slave (их может быть несколько)
- Они находятся на большом расстоянии друг от друга, не взаимодействуют друг с другом и не имеют классических каналов связи
- Их часы не синхронизированы, но имеют примерно одинаковую скорость течения времени (пока положим так для простоты)
- Slave не знает, когда Master начнет запись в эфир, а Master не знает слушает ли его Slave
- Master и Slave знают, что начинать синхронизацию следует с некоей, заранее известной и достаточно малой, частоты синхроимпульсов (линии CLK)
- Каждый период синхро-сигнала на обеих сторонах разбивается на субкванты времени — период квантования, с которым будут проводиться измерения спина запутанных электронов
- После завершения общения по протоколу начальной синхронизации (Handshake) Master должен определить примерное смещение Slave'а по времени без использования классических линий связи
Решение
Сразу привожу диаграмму, с набросков которой и начала у меня рождаться эта идея.
Итак, что на ней мы видим?
Timeline ведущего и ведомого смещены друг относительно друга на неизвестный промежуток времени в пределах кванта времени измерения спина квантовой частицы. Фронты и спады на линиях CLK ведущих и ведомых также имеют неизвестную разность фаз в пределах [-Пи; +Пи]. Master по фронту на его линии CLK начинает делать измерения квантового спина до тех пор пока не получит требуемый спин («вверх» в данном случае; положительная спиральность?). Как только он получил нужное значение, он замораживает квант «Master OUT» и начинает ждать спада на своей линии CLK. Тем временем (считаем, что время примерно одинаково течет в обеих точках пространства) Slave по спаду на своей линии CLK делает измерение кванта, спаренного с квантом «Master OUT». Полученное значение он должен передать Master'у через свой квант «Slave OUT», что он и делает сразу после измерения состояния кванта «Slave IN». В этот момент на стороне Master'а должна все еще длиться вторая половина такта (это вопрос договора о начальной малой частоты синхроимпульсов). Итак, после того, как ведомый проманипулировал со своим выходным квантом у Master'а приходит спад на CLK. Тогда ведущий делает замер на своем «Master IN» кванте. Если в результате последнего измерения был получен такой же спин как и в самом начале текущего такта, то этот такт помечается как успешный. В лог пишутся параметры этого успешного обмена (например, период квантования измерений кванта, количество измерений, которое понадобилось для получения первоначального требуемого значения спина и пр.). Т.к. в начале такта Master переводит квант в состояние суперпозиции (состояние с неопределенным спином), то при последующих измерениях спин будет меняться у кванта случайно. Поэтому в начале каждого кванта Master будет делать разное количество измерений. Может получиться так, что Slave начнет делать измерение в тот момент, когда Master еще не получил нужного ему значения. Тогда в результате обмена будет получена ошибка (см. части диаграммы, выделенные красным прямоугольником). Ошибки также пишутся в лог. Накапливая статистику по таким сбойным тактам Master получит возможность определить с достаточной точностью смещение Slave'а во времени.
Расширение такого алгоритма на случай нескольких ведомых у меня пока не выродился. Возможно его и нет в текущем виде. А может его удастся реализовать с несколькими входными квантами у ведущего.
Заключение
Конечно, в этом коротком посте не рассмотрены все возможные случаи и спорные моменты. Например, нету пока анализа того какой должна начальная частота синхроимпульсов, по какому алгоритму увеличивать эту частоту после оспешной синхронизации, как защититься от неравномерности временнОго потока, как обрабатывать случаи, когда Master'a вообще никто не слушает и он получает в ответ черти что и т.д. Также нету и какого-либо околонаучного обоснования. Я еще не проводил пока исследования уже реализованных в настоящее время схожих алгоритмов синхронизации двух приемопередатчиков. Кто-то из читателей наверняка назовет изложенную идею баяном. Я прошу в таком случае оставлять в комментариях ссылки на аналогичные реализации. Мне правда интересно Ваше мнение.
Спасибо за внимание!
Автор: HomoLuden
