Splątanie kwantowe jest jedną z głównych zasad Fizyka kwantowa, choć jest również bardzo źle rozumiany. Krótko mówiąc, splątanie kwantowe oznacza, że wiele cząstek jest połączonych ze sobą w taki sposób, że pomiar stanu kwantowego jednej cząstki określa możliwe stany kwantowe drugiej cząstki To połączenie nie zależy od położenia cząstek w przestrzeni. Nawet jeśli oddzielisz splątane cząstki przez miliardy mil, zmiana jednej cząstki spowoduje zmianę w drugiej. Mimo że splątanie kwantowe wydaje się natychmiast przekazywać informacje, to tak naprawdę nie narusza klasycznej prędkości światła, ponieważ nie ma „ruchu” w przestrzeni.
Klasyczny przykład splątania kwantowego
Klasyczny przykład splątania kwantowego nosi nazwę Paradoks EPR. W uproszczonej wersji tego przypadku rozważ cząstkę o spinie kwantowym 0, która rozpada się na dwie nowe cząstki, Cząstkę A i Cząstkę B. Cząstka A i cząstka B ruszają w przeciwnych kierunkach. Jednak pierwotna cząstka miała spin kwantowy równy 0. Każda z nowych cząstek ma spin kwantowy o wartości 1/2, ale ponieważ muszą sumować się do zera, jedna to +1/2, a druga -1/2.
Ta zależność oznacza, że dwie cząstki są splątane. Podczas pomiaru spinu cząsteczki A, pomiar ten ma wpływ na możliwe wyniki, które można uzyskać podczas pomiaru spinu cząsteczki B. I to nie jest tylko interesująca prognoza teoretyczna, ale została zweryfikowana eksperymentalnie poprzez testy Twierdzenie Bella.
Jedną ważną rzeczą do zapamiętania jest to, że w fizyce kwantowej pierwotna niepewność co do stanu kwantowego cząsteczki to nie tylko brak wiedzy. Podstawową właściwością teorii kwantowej jest to, że przed aktem pomiaru cząstka naprawdę nie ma określony stan, ale jest nałożony na wszystkie możliwe stany. Najlepiej to modeluje klasyczny eksperyment myślowy z fizyki kwantowej, Kot Schroedingera, gdzie podejście z mechaniki kwantowej prowadzi do nieobserwowanego kota, który jest jednocześnie żywy i martwy.
Funkcja falowa wszechświata
Jednym ze sposobów interpretacji rzeczy jest uznanie całego wszechświata za jedną funkcję falową. W tej reprezentacji ta „funkcja falowa wszechświata” zawiera termin określający stan kwantowy każdej cząstki. To podejście pozostawia otwarte drzwi dla twierdzeń, że „wszystko jest połączone”, które często zostaje zmanipulowane (umyślnie lub przez uczciwe zamieszanie), aby skończyć z rzeczami takimi jak błędy fizyki w Tajemnica.
Chociaż ta interpretacja oznacza, że stan kwantowy każdej cząstki we wszechświecie wpływa na funkcję falową każdej innej cząstki, robi to jedynie w sposób matematyczny. Tak naprawdę nie ma takiego eksperymentu, który mógłby - nawet w zasadzie - odkryć efekt w jednym miejscu, który pojawia się w innym miejscu.
Praktyczne zastosowania splątania kwantowego
Chociaż splątanie kwantowe wydaje się dziwaczną science fiction, istnieją już praktyczne zastosowania tej koncepcji. Jest on używany do komunikacji w kosmosie i kryptografii. Na przykład, Księżycowy Eksplorator Pyłu i Środowiska Atmosfery NASA (LADEE) wykazał, jak kwantowe splątanie można wykorzystać do przesyłania i pobierania informacji między statkiem kosmicznym a naziemnym odbiorca.
Edytowany przez Dr Anne Marie Helmenstine