Κβαντική εμπλοκή: «Φωσφορίζουσα επίδραση μεγάλων αποστάσεων» - απλά εξηγείται
Η εμπλοκή είναι ένα κβαντικό φυσικό φαινόμενο. Σε αυτή την πρακτική συμβουλή, εξηγούμε τι είναι η κβαντική εμπλοκή και τι είναι τόσο ξεχωριστό γι 'αυτό.
Κβαντική εμπλοκή: ένα "τρομακτικό φαινόμενο μεγάλης απόστασης";
Η κβαντική εμπλοκή είναι το φαινόμενο ότι δύο χωρικά χωρισμένα σωματίδια μπορούν να ανταλλάσσουν πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητές τους στιγμιαία (δηλαδή χωρίς χρονική καθυστέρηση). Αυτό έρχεται σε αντίθεση με όλους τους νόμους της κλασικής φυσικής. Ακόμη και ο Αϊνστάιν απέρριψε αυτό το "στοιχειωμένο φαινόμενο μεγάλων αποστάσεων" καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής του, καθώς θα έπρεπε να μπορεί να μεταδίδει πληροφορίες ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός.
- Προκειμένου να γίνει κατανοητή η εμπλοκή, απαιτείται η αρχή της υπέρθεσης. Στη συνέχεια, ένα σωματίδιο βρίσκεται σε όλες τις πιθανές καταστάσεις μέχρι να γίνει μια μέτρηση. Ένα σωματίδιο στο οποίο δεν έχει γίνει ακόμη μέτρηση βρίσκεται σε κατάσταση υπέρθεσης όλων των πιθανών καταστάσεων. Για παράδειγμα, η περιστροφή ενός ηλεκτρονίου δεν είναι σταθερή πριν από τη μέτρηση (πείραμα Stern-Gerlach). Μόνο όταν βρεθεί στην οθόνη, το ηλεκτρόνιο παίρνει το spin "up" ή "down" (κατευθυντική κβαντοποίηση). Η μέτρηση επιλύει την υπέρθεση και το σωματίδιο αναλαμβάνει μία από τις πιθανές καταστάσεις. Η υπέρθεση είναι επίσης εύκολη στην κατανόηση με βάση το πείραμα διπλής σχισμής. Χωρίς να επηρεάζεται η διπλή σχισμή, προκύπτει το τυπικό μοτίβο παρεμβολής στην οθόνη, ακόμη και αν κάθε μεμονωμένο σωματίδιο χτυπά ένα συγκεκριμένο σημείο στην οθόνη και η κατανομή στην οθόνη ακολουθεί μια λειτουργία πιθανοτήτων. Αυτό το πρότυπο πιθανότητας καταστρέφεται με μέτρηση ενός από τα κενά. Το σωματίδιο εξαναγκάζεται μόνο σε μια κατάσταση από τη μέτρηση.
- Λόγω της αρχής της υπέρθεσης, τα εκπεμπόμενα σωματίδια παραμένουν σε ασαφή κατάσταση μέχρις ότου μετρούνται. Στα πειράματα εμπλοκής δημιουργούνται ταυτόχρονα δύο ηλεκτρόνια. Η περιστροφή σας μετράται σε δύο διαφορετικές συσκευές. Μπορούμε να δούμε ότι τα ηλεκτρόνια έχουν αντίστροφη περιστροφή. Αυτό είναι εκπληκτικό, αφού σύμφωνα με την αρχή της υπερβολής, το κράτος δεν είχε ακόμη καθοριστεί μέχρι τη μέτρηση. Δεν μπορεί να υποστηριχθεί ότι υπήρχαν ήδη ηλεκτρόνια με αντίστροφη περιστροφή όταν σχηματίστηκαν. Μόνο με τη μέτρηση το ένα σωματίδιο αποφασίζει για μία κατάσταση και ταυτόχρονα το άλλο σωματίδιο για μια άλλη κατάσταση. Παρά τη χωρική απόσταση μεταξύ τους, τα δύο ηλεκτρόνια πρέπει να νοηθούν ως ένα σύστημα που βρίσκεται στην κατάσταση της υπέρθεσης πριν από τη μέτρηση. Συγκρίσιμα πειράματα μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν με εμπλοκέα "διπλά φωτόνια" και άλλα σωματίδια.
- Μια μέτρηση σε ένα μπλεγμένο σωματίδιο καθορίζει αμέσως την κατάσταση του άλλου σωματιδίου. Η μετάδοση πληροφοριών με την ταχύτητα του φωτός το πολύ, όπως απαιτεί ο Αϊνστάιν, ισχύει μόνο για ξεχωριστά αντικείμενα.
- Μέχρι στιγμής, τα φαινόμενα εμπλοκής παρατηρήθηκαν μόνο στο επίπεδο των σωματιδίων. Η στιγμιαία μεταφορά πληροφοριών υπάρχει επίσης στον κόσμο μας ή ακόμα και στον μακροκοσμό; Ο Albert Einstein, ο οποίος είναι εξαιρετικά σκεπτικός σχετικά με την εμπλοκή, έχει ήδη περιγράψει την καμπυλότητα του χρόνου και χρόνου στη γενική θεωρία της σχετικότητας και, στην αρχή, έχει υποσχεθεί την πιθανή ύπαρξη σκουληκιών. Ακόμη και σε σκουληκότρυπες, οι οποίες, ως μάζες δομών, προκύπτουν αποκλειστικά από τη γεωμετρία του χωροχρόνου, δύο απομακρυσμένες θέσεις συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε ο χώρος και ο χρόνος να συγχωνευθούν σε ένα σημείο. Το θέμα και οι πληροφορίες που πετούν μέσα από αυτή τη σκουληκότρυπα φτάνουν από τη μία θέση στην άλλη χωρίς καθυστέρηση.
- Η στιγμιαία ανταλλαγή πληροφοριών θα ήταν επίσης τεράστιο πρακτικό όφελος στην πολύ τεχνική καθημερινή μας ζωή. Οι λεγόμενοι κβαντικοί υπολογιστές πρέπει να υιοθετήσουν την αρχή της εμπλοκής. Εάν οι πληροφορίες χειρίζονται σε έναν υπολογιστή, θα είναι άμεσα διαθέσιμες στον υπολογιστή παραλήπτη χωρίς καθυστέρηση.