Заплутаність, можливо, є одним із найбільш заплутаних аспектів квантової механіки. На перший погляд, заплутаність дозволяє частинкам миттєво спілкуватися на величезних відстанях, мабуть, порушуючи швидкість світла. Але хоча заплутані частинки пов’язані, вони не обов’язково обмінюються інформацією між собою.
У квантовій механіці частинка насправді не є частинкою. Замість бути твердою, точною точкою, частинка насправді є хмарою нечітких ймовірностей, причому ці ймовірності описують, де ми можемо знайти частинку, коли ми дійсно шукаємо її. Але поки ми фактично не виконаємо виміру, ми не можемо точно знати все, що ми хотіли б знати про частинку.
Ці нечіткі ймовірності відомі як квантові стани. За певних обставин ми можемо зв’язати дві частинки квантовим способом, тому одне математичне рівняння одночасно описує обидва набори ймовірностей. Коли це відбувається, ми кажемо, що частинки заплутані.
Читайте також: Чорні діри приховують від нас кінець простору та часу
Коли частинки поділяють квантовий стан, то вимір властивостей однієї з них може надати нам автоматичне знання стану іншої. Наприклад, давайте розглянемо випадок квантового спину, властивості субатомних частинок. Для таких частинок, як електрони, спін може бути в одному з двох станів: вгору або вниз. Як тільки ми заплутуємо два електрони, їх спіни корелюють. Ми можемо підготувати заплутування певним чином, тому спіни завжди будуть протилежні один одному.
Якщо ми виміряємо першу частину, ми можемо випадково виявити спіну, спрямовану вгору. Що це говорить нам про другу частинку? Оскільки ми ретельно організували наш заплутаний квантовий стан, тепер ми знаємо зі 100% абсолютною впевненістю, що друга частка має бути спрямована вниз. Її квантовий стан був заплутаний з першою часткою, і як тільки одне відкриття зроблено, обидва відкриття зроблено.
Але що, якщо друга частинка була на іншому боці кімнати? Чи на іншому кінці галактики? Згідно з квантовою теорією, як тільки зроблено один «вибір», частка-партнер миттєво «знає», який спін має бути. Схоже, що зв’язок може бути досягнутий швидше за світло.
Рішення цього парадоксу, що здається, походить з ретельного вивчення того, що відбувається і коли — і, що ще важливіше, хто знає, що і коли.
Допустимо, я той, хто проводить вимірювання частинки A у той час як ви той, хто відповідає за частинку B. Як тільки я проводжу свій вимір, я точно знаю, який спін повинна мати ваша частинка. Але ж ви цього не знаєте! Ви дізнаєтеся тільки після того, як ви проведете власний вимір, або після того, як я вам скажу. Але в будь-якому випадку ніщо не передається швидше за світло. Або ви проводите власний локальний вимір, або чекаєте на мій сигнал.
Читайте також: Квантова заплутаність пояснить, як працює наша свідомість
Поки дві частинки пов’язані, ніхто нічого не пізнає заздалегідь. Я знаю, що робить ваша частинка, але я можу повідомити вам про це тільки зі швидкістю, меншою за швидкість світла, — або ви просто самі це зрозумієте.
Таким чином, хоча процес заплутування відбувається миттєво, його розкриття таким не буде. Нам доведеться використовувати старі добрі методи зв’язку, що не перевищують швидкість світла, аби зібрати воєдино кореляції, породжені квантовою заплутаністю.
Джерело – Paul M. Sutter
