Entanglement viene presentato come un "collegamento attivo" solo perché la maggior parte delle persone - inclusi gli autori di libri e articoli popolari (e talvolta anche impopolari, usando le stesse parole di Sidney Coleman) - non capiscono la meccanica quantistica. E non capiscono la meccanica quantistica perché non vogliono credere che sia fondamentalmente corretta: vogliono sempre immaginare che ci sia un po 'di fisica classica sotto tutte le osservazioni. Ma non ce n'è.

Hai assolutamente ragione sul fatto che non c'è nulla di attivo nella connessione tra le particelle entangled. L'entanglement è solo una correlazione , che può potenzialmente influenzare tutte le combinazioni di quantità (che sono espresse come operatori, quindi lo spazio per le dimensioni e i tipi di correlazioni è maggiore rispetto alla fisica classica). In tutti i casi nel mondo reale, tuttavia, la correlazione tra le particelle ha avuto origine dalla loro origine comune, una certa prossimità che esisteva in passato.

Le persone spesso dicono che c'è qualcosa di "attivo" perché immaginano che esiste un vero e proprio processo noto come "collasso della funzione d'onda". La misurazione di una particella nella coppia "provoca" il collasso della funzione d'onda, che influenza "attivamente" anche l'altra particella. Il primo osservatore che misura la prima particella riesce a "collassare" anche l'altra particella.

Questa immagine è, ovviamente, difettosa. La funzione d'onda non è un'onda reale. È solo un insieme di numeri la cui unica capacità è quella di prevedere la probabilità di un fenomeno che potrebbe accadere in futuro. La funzione d'onda ricorda tutte le correlazioni, perché per ogni combinazione di misurazioni delle particelle entangled, la meccanica quantistica prevede una certa probabilità. Ma tutte queste probabilità esistono anche un attimo prima della misurazione. Quando le cose vengono misurate, uno dei risultati si realizza. Per semplificare il nostro ragionamento, potremmo dimenticare le possibilità che non accadrà più perché sappiamo già cosa è successo con la prima particella. Ma questo passaggio, in cui le probabilità complessive originali per la seconda particella sono state sostituite dalle probabilità condizionali che tengono conto del risultato noto che coinvolge la prima particella, è solo un cambiamento della nostra conoscenza, non un'influenza remota di una particella sull'altra . Nessuna informazione potrà mai ricevere una risposta più veloce della luce utilizzando particelle impigliate. La teoria quantistica dei campi rende facile dimostrare che le informazioni non possono diffondersi su separazioni spaziali, più velocemente della luce. Un fatto importante in questo ragionamento è che i risultati delle misurazioni correlate sono ancora casuali - non possiamo forzare l'altra particella a essere misurata "su" o "giù" (e trasmettere le informazioni in questo modo) perché non non abbiamo questo controllo nemmeno sulla nostra particella (nemmeno in linea di principio: non ci sono variabili nascoste, il risultato è genuinamente casuale secondo le probabilità predette da QM).

Raccomando in ritardo L'eccellente conferenza di Sidney Coleman Quantum Mechanics In Your Face che ha discusso questo e altri problemi concettuali della meccanica quantistica e la domanda sul perché le persone continuano a dire cose sciocche al riguardo:

http: // motls .blogspot.com / 2010/11 / sidney-coleman-quantum-mechanics-in.html

Vorrei completare la risposta di @ Luboš Motl, a cui sono d'accordo. Il mio punto è sul motivo per cui le persone continuano a commettere questo errore di un collegamento attivo. Questo errore è collegato a una delle proprietà più interessanti della meccanica quantistica, il teorema di Bell. Si può sostenere che qualsiasi teoria fisica è una teoria della variabile nascosta , la variabile nascosta è la descrizione dello stato di un oggetto come scritto dal teorico che lo descrive. Per la teoria quantistica, la funzione d'onda dell'oggetto è la variabile nascosta .

Il teorema di Bell afferma che la predizione della teoria quantistica non può essere descritta da nessuna teoria delle variabili nascoste locali . Più precisamente, per qualsiasi stato entangled, è possibile trovare un insieme di misurazioni con statistiche che contraddicono qualsiasi teoria delle variabili nascoste locali. Le tre possibili spiegazioni sono:

1. La natura non è locale: la tua descrizione fisica è un vero oggetto fisico e c'è un collegamento attivo non locale tra le due particelle entangled.
2. La natura non è realista: il tuo stato fisico è solo un'approssimazione e non ha alcun significato reale.
3. La natura non è quantistica.

(1) è molto più facile da spiegare e appare spesso nella scienza popolare, principalmente perché (2) è molto più difficile da spiegare e accettare. Ma penso che la maggior parte dei ricercatori che lavorano con l'entanglement preferisca la spiegazione (2). L'intuizione di Einstein era 3 (prima del teorema di Bell), perché non poteva accettare (1) e (2).

È interessante notare che l'articolo originale di Einstein del 1936 sul paradosso EPR riguardava un caso in cui è possibile trovare facilmente una teoria delle variabili nascoste locali. Lo stato ha descritto quello che ora viene chiamato uno stato compresso a due modalità. La sua funzione di Wigner è positiva e può quindi essere interpretata come una distribuzione di probabilità classica sulle misurazioni di quadratura (posizione e quantità di moto), l'unica discussa nel documento EPR. Tale analisi classica dell'entanglement può essere teoricamente molto utile e in alcuni casi aiutare l'intuizione senza che sia necessaria alcuna azione spettrale a distanza . Tuttavia, come mostrato da Bell, tale teoria delle variabili nascoste locali non può essere abbastanza generica da comprendere tutta la meccanica quantistica.

Solo un simpatico analogo Prof. Jürgen Audretsch mi ha detto una volta:

Immagina a casa di mettere un guanto nel cappotto senza guardare (e notare che è solo uno dei due). Dopo essere uscito dal treno ti accorgi che fa freddo e tiri fuori quel singolo guanto. In questo preciso istante sai che è il guanto sinistro o quello destro, e quindi sai quale è rimasto a casa. Tuttavia, nessuna informazione è stata trasmessa dalla tua "misurazione". Ovviamente nella meccanica quantistica questo è più complicato a causa della funzione d'onda non del tutto misurabile, ma questa è l'idea di base.

In effetti la tua visione è abbastanza vicina a quella "ufficiale"; l'entanglement si verifica solo perché entrambe le particelle sono descritte con una funzione d'onda; la magia sta nella nostra classica abitudine di pensare che oggetti separati siano descritti con "coordinate" separate.

è non ovvio per me, perché quantum entanglement è considerato come collegamento attivo

passeggiata Let attraverso una particolare variante del paradoxon EPR. Probabilmente lo sai già, ma non so come spiegare il problema in altro modo:

Considera una sorgente che produce coppie di fotoni entangled polarizzati in direzione z con spin 0, e due fisici Alice e Bob effettuano le misurazioni.

Alice misura sempre la componente di spin del suo fotone in direzione x, mentre Bob può misurare la componente di spin del suo fotone in direzione x o y.

Supponiamo che la sorgente, Alice e Bob siano a riposo rispetto al frame del laboratorio, ma Bob è più vicino alla sorgente e fa la sua misurazione per primo. Se Bob esegue una misurazione in direzione y, le misurazioni di Alice non saranno correlate. Se Bob esegue una misurazione in direzione x (corretta), i risultati saranno correlati: Alice misurerà sempre lo spin opposto.

Questo è paradossale se si assume che il collasso della funzione d'onda sia reale e locale, tuttavia accade (magia, decoerenza, interazioni stocastiche o qualsiasi altra cosa faccia galleggiare la tua barca).

In qualche modo, il fotone di Bob deve dire al suo partner che può fare quello che vuole se la misurazione è stata presa in direzione y, ma costringerlo a fare la cosa giusta se la misurazione è stata presa in direzione x. Questa informazione deve propagarsi più velocemente della luce, quindi è disponibile prima che Alice effettui la misurazione.

Esistono diversi modi per uscire da questa situazione e ne elencherò tre:

In primo luogo, puoi ipotizzare che non c'è mai stato un collasso, che abbiamo a che fare solo con la correlazione statistica e il paradosso è il risultato dell'applicazione dell'intuizione classica ai sistemi quantistici.

In secondo luogo, puoi ipotizzare che l'azione spettrale a distanza sia simmetrica nel tempo, cioè sia la misurazione di Alice che quella di Bob invieranno informazioni più lente della luce ma all'indietro nel tempo fino a raggiungere l'evento che ha creato l'entanglement, che a sua volta invia le informazioni in avanti nel tempo. I fotoni avranno sempre saputo con quale rotazione avranno bisogno per finire. Lo pseudo-tempo che ho usato nella mia spiegazione è solo uno strumento didattico: il processo fisico è un'interferenza atemporale attraverso lo spazio-tempo.

Terzo, puoi accettare che ci sono effettivamente interazioni più veloci della luce, che , tuttavia, non possono essere utilizzati per trasmettere informazioni: sono un meccanismo di contabilità interna che mantiene sincronizzato l'universo. La stessa cosa accade nella teoria quantistica dei campi, che è esplicita se si utilizza l'immagine delle particelle virtuali, ma anche senza di essa ci sono correlazioni tra le eccitazioni di campo attraverso la separazione simile allo spazio.

Penso che l'immagine migliore per comprendere questa correlazione sia data dall'interpretazione di molti mondi:

Un singoletto si decompone in una coppia accoppiata di particelle sovrapposte $ | + ⟩_A | -⟩_B + | - ⟩_A | + ⟩_B $, quindi l'osservatore A vede una semplice sovrapposizione di $ | +⟩ + | -⟩ $ (che è una traccia parziale della matrice di densità globale) e così fa B.

In nell'interpretazione dei molti mondi, l'osservatore A sarà diviso in $ + $ e $ - $ osservatore (e così sarà l'osservatore B). Ora, dove si manifesterà l'effetto di correlazione?

L'effetto di 'accoppiamento' viene portato quando l'osservatore A e l'osservatore B si uniscono a velocità subluminali per confrontare le note delle loro misurazioni: (ricorda che secondo molti mondi , abbiamo due osservatori A e due osservatori B).

L'osservatore A + non è autorizzato dalla conservazione del momento angolare a interagire con l'osservatore B +, (altrimenti concorderanno entrambi che il momento angolare non è stato conservato). Allo stesso modo, l'osservatore A- non è autorizzato a interagire con l'osservatore B- per lo stesso motivo.

Quindi le restanti interazioni tra osservatori sono:

• A + interagisce con B -

• A- interagisce con B +

quindi lo stato finale è una sovrapposizione di $ | + ⟩_A | - ⟩_B $ e $ | -⟩_A | + ⟩_B $, che viene interpretato come una "correlazione tra osservazioni remote".

Non è veramente chiaro che i casi 1, 2 e 3 siano esaustivi. Le discussioni su questo fenomeno utilizzano molti termini che non sono definiti con precisione, ad esempio "particella" e "sistema". Se c'è un entanglement, allora c'è un sistema combinato, ed è fuorviante chiamare quell'unico sistema combinato "due particelle".

Anche il commento sul realismo e l'approssimazione è impreciso: anche tutte le posizioni ei dati nella fisica classica sono approssimativi, questo non ha nulla a che fare con la differenza tra classico e quantistico o con la differenza tra l'uso di un sistema hamiltoniano i cui stati sono punti dato dalla quantità di moto e dalle coordinate di posizione e utilizzando un sistema hamiltoniano i cui punti sono raggi in uno spazio di Hilbert.

Il commento sull'entanglement originato solo dalla contiguità nel passato è impreciso e, anche se vero, non prova nulla se il Big Bang è vero, quindi nulla impedisce che ogni parte dell'universo rimanga impigliata e probabilmente è impigliata, ma in un modo che non ha alcuna importanza pratica.

I commenti delle persone qui toccano l'importante questione se l'onda la funzione è oggettiva o soggettiva. La visione secondo cui le probabilità rappresentano la nostra conoscenza è chiamata vista "bayesiana", è l'interpretazione bayesiana o soggettiva della probabilità, in contrasto con la "visione oggettiva" che presenta alcuni problemi. Ma anche la visione bayesiana ha dei problemi, dal momento che finisci per collegare la meccanica quantistica con la coscienza invece che con apparecchi di misurazione del materiale come i contatori Geiger e le camere a bolle.

Quindi un'altra risposta alla tua domanda è la seguente: le persone preferiscono parlano di un legame attivo perché non possono accettare l'interpretazione soggettiva della probabilità e della funzione d'onda. C'è molta ricerca attuale che studia la misurazione quantistica come un processo fisico reale che coinvolge limiti termodinamici di sistemi di temperatura negativa instabili (camere a bolle, ecc.).

Per dirla in un altro modo:

1. l'alternativa 1 presuppone implicitamente che nel sistema combinato ci siano "due particelle", ma questo è probabilmente un errore: la meccanica quantistica non riconosce in realtà alcuna nozione precisa di particella. Come nei limiti termodinamici, la nozione di "particella" è un'approssimazione utile entro un certo intervallo di configurazioni e perde validità e porta a paradossi se si tenta di usarla al di fuori dei limiti della sua validità.

2. L'alternativa 2 presuppone implicitamente che se qualcosa come la funzione d'onda può essere misurata solo approssimativamente, è qualcosa di non "fisico", ma questo è indebitamente semplicistico e disturba le persone a causa dell'apparente necessità di trascinare il punto bayesiano soggettivo vista.

3. L'alternativa 3 è almeno così aperta che non si può trovare un difetto, ma non c'è nemmeno un brandello di prove sperimentali per essa. Gli unici problemi con QM sono logici, non sperimentali.

Quindi, se si mettono in dubbio le ipotesi implicite fatte sull'uso incauto di concetti come 'particella', 'sistema', e "probabilità", ci sono molte altre alternative e la risposta finale non è in.

Proviamo a capire attraverso Sock Physics. Supponi di avere due calzini, che obbediscono alle leggi della fisica classica e sono di colori diversi, ora ne prendi uno senza saperlo e ne lasci uno a casa senza sapere quale hai preso. Poi, quando eri su un altro pianeta, decidi di guardare. Scopri che è verde e puoi dedurre che l'altro calzino deve essere blu. Perché? Perché è fisica classica. Sai che la fisica classica che segue gli oggetti si comporta in questo modo attraverso l'esperienza della fisica classica .

Ora, supponiamo che ci fossero due calzini intrecciati che obbedivano alle leggi della fisica quantistica. Hai misurato uno e potresti dedurre l'altro a causa della loro natura intricata. Perché ? Perché obbediscono alle leggi quantistiche. Le leggi quantistiche sono più strane, ma ti dicono il risultato che si è verificato. Tutta la merda sul trasferimento di informazioni arriverà se cerchi di comprendere le leggi quantistiche attraverso un'immagine classica. Nelle leggi quantistiche, hai anche il trasferimento di informazioni. Si scopre che non ne hai bisogno qui.

E il resto è compreso dalla risposta di Lubos Motl. Perché la funzione d'onda non è un'onda reale e quindi può viaggiare più velocemente della luce in alcuni casi e non in altri. Le tue particelle reali non possono viaggiare più veloci della luce e l'evoluzione della funzione d'onda si adatterà automaticamente in base ai vincoli dati per questo, in QFT non nella meccanica quantistica non relativistica.

viene affermato ogni volta che la misurazione di una particella influisce sull'altra

Sì, è corretto. Quando una delle particelle viene misurata, ciò garantirà lo stato di quella particella e del suo partner.

la misurazione dell'entangling influisce su entrambe le particelle in un modo che rende i loro stati identici, sebbene sconosciuti

Questo non è corretto. Le particelle sono impigliate prima della misurazione. La misurazione rende noto lo stato di una particella. Dopo la misurazione scopriamo che non solo è definito lo stato della particella, ma anche i suoi partner. Non c'è modo di misurarne uno senza influire sull'altro. Gli stati dopo la misurazione non sono necessariamente identici. La misurazione delle particelle entangled produce risultati casuali che non sono correlati alle aspettative su come si comporteranno.

Modifica istantanea magica di particelle entangled remote

La particella entangled non viene modificata istantaneamente. Sarà in uno dei suoi possibili stati dopo la misurazione.

L'entanglement quantistico è considerato un collegamento attivo perché lo stato di entrambe le particelle viene definito quando ne viene misurata solo una.

quali sono i problemi associati a questa visualizzazione?

"Sembra" che toccare una particella tocchi l'altra senza toccarla!