Kvantna zapletenost v fiziki
Kaj pomeni, ko sta dva delca zapletena
Zasluge: MARK GARLICK/KNJIŽNICA ZNANSTVENIH FOTOGRAFIJ/Getty Images
Kvantna prepletenost je eno od osrednjih načel kvantna fizika , čeprav je tudi zelo napačno razumljen. Na kratko, kvantna prepletenost pomeni, da je več delcev med seboj povezanih tako, da merjenje kvantnega stanja enega delca določa možna kvantna stanja drugih delcev. Ta povezava ni odvisna od lokacije delcev v prostoru. Tudi če ločite zapletene delce na milijarde milj, bo sprememba enega delca povzročila spremembo drugega. Čeprav se zdi, da kvantna prepletenost prenaša informacije v trenutku, dejansko ne krši klasične svetlobne hitrosti, ker ni 'gibanja' skozi vesolje.
Primer klasičnega kvantnega zapleta
Klasičen primer kvantne prepletenosti se imenuje Paradoks EPR . V poenostavljeni različici tega primera si omislite delec s kvantnim spinom 0, ki razpade na dva nova delca, delec A in delec B. Delec A in delec B se odpravita v nasprotni smeri. Vendar je imel prvotni delec kvantni spin 0. Vsak od novih delcev ima kvantni spin 1/2, toda ker morajo sešteti do 0, je eden +1/2 in eden -1/2.
To razmerje pomeni, da sta delca zapletena. Ko merite vrtenje delca A, ta meritev vpliva na možne rezultate, ki bi jih lahko dobili pri merjenju vrtenja delca B. In to ni le zanimiva teoretična napoved, ampak je bila preverjena eksperimentalno s testi Bellov izrek .
Pomembno si je zapomniti, da v kvantni fiziki prvotna negotovost glede kvantnega stanja delca ni le pomanjkanje znanja. Temeljna lastnost kvantne teorije je, da je delec pred dejanjem merjenja res nima določeno stanje, vendar je v superpoziciji vseh možnih stanj. To je najbolje modelirano s klasičnim miselnim eksperimentom kvantne fizike, Schroedingerjeva mačka , kjer pristop kvantne mehanike povzroči neopaženo mačko, ki je živa in mrtva hkrati.
Valovna funkcija vesolja
Eden od načinov razlage stvari je obravnavati celotno vesolje kot eno samo valovno funkcijo. V tej predstavitvi bi ta 'valovna funkcija vesolja' vsebovala izraz, ki definira kvantno stanje vsakega delca. Prav ta pristop pušča odprta vrata trditvam, da je 'vse povezano', s katerimi se pogosto manipulira (bodisi namerno bodisi zaradi poštene zmede), da se konča s stvarmi, kot je fizikalne napake v Skrivnost .
Čeprav ta interpretacija pomeni, da kvantno stanje vsakega delca v vesolju vpliva na valovno funkcijo vsakega drugega delca, to počne na način, ki je zgolj matematičen. Pravzaprav ni nobene vrste eksperimenta, ki bi lahko kadarkoli - celo načeloma - odkril učinek na enem mestu, ki se pokaže na drugem mestu.
Praktične uporabe kvantne prepletenosti
Čeprav se kvantna prepletenost zdi bizarna znanstvena fantastika, koncept že obstaja v praksi. Uporablja se za komunikacije v globokem vesolju in kriptografijo. Nasin Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) je na primer pokazal, kako bi lahko uporabili kvantno prepletenost za nalaganje in prenos informacij med vesoljskim plovilom in zemeljskim sprejemnikom.
UredilAnne Marie Helmenstine, dr.