В нескольких словах
Концепция квантовой запутанности, предложенная Шрёдингером и подвергнутая сомнению Эйнштейном, описывает мгновенную взаимосвязь между частицами, находящимися на любом расстоянии. Современные исследования подтверждают существование этого явления, опровергая взгляды Эйнштейна.
Квантовая запутанность
Когда две частицы оказываются в квантовой запутанности, их состояния становятся взаимосвязанными. Это означает, что состояние одной частицы влияет на состояние другой, даже если они находятся на расстоянии в несколько галактик. Это явление имеет красивое название: корреляция.
Тип взаимосвязи варьируется в зависимости от природы частицы. Нельзя сравнивать фотон, электрон или атом. Но влияние всегда мгновенно. Если ориентация одного фотона вертикальна, ориентация другого фотона немедленно станет вертикальной. Если спин одной частицы направлен вверх, спин другой немедленно станет направленным вниз. Мы знаем это, потому что, когда мы измеряем состояние одной частицы, другая проявляет его синхронно.
Парадокс ЭПР
Интересно, что легко поверить, что две частицы могут мгновенно общаться в пространстве, когда вы влюблены, и так же легко это отвергнуть, когда это не соответствует вашей теории относительности. Эрвин Шрёдингер был в моем возрасте, когда предложил концепцию квантовой запутанности, чтобы защититься от статьи, опубликованной в майском номере журнала Physical Review за 1935 год. Она называлась «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?» Это самая цитируемая статья современной физики, более известная как Парадокс ЭПР по имени ее авторов; Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Натана Розена. Ей исполняется 90 лет.
Этот внушительный триумвират признавал, что «корреляцию» частиц можно наблюдать техническими средствами и предсказывать математическими методами, и поэтому они были готовы признать ее реальность. Но они утверждали, что должны существовать скрытые переменные, один или несколько элементов физической реальности, которые еще не наблюдались, вероятно, из-за отсутствия подходящих инструментов.
И они отвергли возможность того, что это происходит мгновенно, потому что принцип локальности, фундаментальная концепция физики, гласит, что ничто не может распространяться быстрее скорости света. Это должен быть мираж, мгновенность. Уловка разума.
Отношение Эйнштейна к запутанности
Эйнштейн ушел в могилу, говоря, что не существует «призрачных действий на расстоянии», которые мгновенно соединяют разные точки Вселенной. Он, вероятно, был самым квалифицированным и в то же время самым неохотным человеком, чтобы принять реальность, альтернативную своей собственной, тем более, когда она вносила неопределенность туда, где раньше был успокаивающий детерминизм. Таковы предубеждения. Сегодня мы знаем, что он был неправ.
Хрупкость квантовой связи
Мы также знаем, что квантовая связь — хрупкое состояние. Точно так же, как они переплетаются, две частицы могут легко потерять связь. Любой фактор может вызвать это: рассеянные частицы, излучение, тепловой шум. Это может произойти случайно, без чьего-либо желания.
Даже если все участники проявляют весь свой интерес. Когда запутанная частица взаимодействует с элементами вне своей запутанной системы, достаточная доза внешнего воздействия может разрушить квантовую когерентность. Если одна из частиц падает в черную дыру, она будет отключена из-за воздействия излучения.
Но это также можно спровоцировать намеренно, вводя шум или помехи до тех пор, пока частицы не перестанут разделять волновую функцию. Прервать или повредить связь, пока ее уникальная корреляция не исчезнет, и частицы снова начнут вести себя как то, чем они были до знакомства друг с другом: отдельными сущностями с различными характеристиками. Этот процесс разрушения связи также имеет подходящее название: демонтаж.
