Квантовая запутанность в физике

Квантовая запутанность — один из центральных принципов квантовой физики, хотя его также очень неправильно понимают. Короче говоря, квантовая запутанность означает, что несколько частиц связаны друг с другом таким образом, что измерение квантового состояния одной частицы определяет возможные квантовые состояния других частиц. Эта связь не зависит от расположения частиц в космосе. Даже если вы разделите запутанные частицы на миллиарды миль, изменение одной частицы вызовет изменение в другой. Хотя кажется, что квантовая запутанность передает информацию мгновенно, на самом деле она не нарушает классическую скорость света, потому что нет «движения» в пространстве.

Классика Пример квантовой запутанности

Классический пример квантовой запутанности называется парадоксом ЭПР. В упрощенной версии этого случая рассмотрим частицу с квантовым спином 0, которая распадается на две новые частицы, Частицу A и Частицу B. Частица A и Частица B движутся в противоположных направлениях. Однако исходная частица имела квантовый спин 0. Каждая из новых частиц имеет квантовый спин 1/2, но, поскольку они должны складывать до 0, одна равна +1/2, а другая -1/2.

Это соотношение означает, что две частицы сцеплены. Когда вы измеряете вращение Частицы A, это измерение влияет на возможные результаты, которые вы можете получить при измерении вращения Частицы B. И это не просто интересное теоретическое предсказание, оно было подтверждено экспериментально посредством проверки теоремы Белла. .

Важно помнить, что в квантовой физике изначальная неопределенность квантового состояния частицы — это не просто недостаток знаний. Фундаментальное свойство квантовой теории состоит в том, что до начала измерения частица действительно не имеет определенного состояния, но находится в суперпозиции всех возможных состояний. Лучше всего это моделируется классическим мысленным экспериментом квантовой физики «Кот Шредингера», в котором подход квантовой механики приводит к тому, что ненаблюдаемая кошка одновременно жива и мертва.

Волновая функция Вселенной

Один из способов интерпретации — рассматривать всю Вселенную как одну единственную волновую функцию. В этом представлении эта «волновая функция Вселенной» будет содержать термин, который определяет квантовое состояние каждой частицы. Именно такой подход оставляет открытыми двери для заявлений о том, что «все взаимосвязано», которыми часто манипулируют (намеренно или из-за честной путаницы), чтобы в итоге получить такие вещи, как физические ошибки в The Secret .

Хотя эта интерпретация действительно означает, что квантовое состояние каждой частицы во Вселенной влияет на волновую функцию каждой другой частицы, это происходит таким образом, что это только математика. На самом деле нет никакого эксперимента, который мог бы — даже в принципе — обнаружить эффект в одном месте, проявляющийся в другом.

Практическое применение квантовой запутанности

Хотя квантовая запутанность кажется причудливой научной фантастикой, у этой концепции уже есть практические применения. Он используется для связи в дальнем космосе и криптографии. Например, программа NASA Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) продемонстрировала, как квантовую запутанность можно использовать для загрузки и выгрузки информации между космическим кораблем и наземным приемником.

Под редакцией Энн Мари Хелменстайн, доктор философии

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий