Kvantové zapletení ve fyzice

Kvantové zapletení je jedním z hlavních principů kvantová fyzika, i když je také velmi nepochopeno. Zkrátka, kvantové zapletení znamená, že více částic je spojeno dohromady tak, že měření kvantového stavu jedné částice určuje možné kvantové stavy druhé částice částice. Toto spojení nezávisí na umístění částic v prostoru. I když oddělíte zapletené částice miliardami kilometrů, změna jedné částice způsobí změnu druhé. I když se zdá, že kvantové zapletení okamžitě přenáší informace, ve skutečnosti to neporušuje klasickou rychlost světla, protože neexistuje žádný „pohyb“ vesmírem.

Klasický příklad kvantového zapletení se nazývá EPR paradox. Ve zjednodušené verzi tohoto případu zvažte částici s kvantovou rotací 0, která se rozpadne na dvě nové částice, částici A a částici B. Částice A a částice B směřují opačným směrem. Původní částice však měla kvantovou rotaci 0. Každá z nových částic má kvantovou rotaci 1/2, ale protože musí přidat až 0, jedna je +1/2 a druhá je -1/2.

Tento vztah znamená, že obě částice jsou zamotané. Když změříte rotaci částice A, má toto měření dopad na možné výsledky, které byste mohli získat při měření rotace částice B. A to není jen zajímavá teoretická předpověď, ale byla experimentálně ověřena pomocí testů Bellova věta.

Důležité je zapamatovat si, že v kvantové fyzice není původní nejistota ohledně kvantového stavu částic jen nedostatkem znalostí. Základní vlastností kvantové teorie je to, že před aktem měření je částice opravdu nemá určitý stav, ale je v superpozici všech možných stavů. To je nejlépe modelováno klasickým experimentem s kvantovou fyzikou, Schroedingerova kočka, kde kvantový mechanický přístup má za následek nepozorovanou kočku, která je zároveň naživu i mrtvá.

Jeden způsob interpretace věcí je považovat celý vesmír za jednu vlnovou funkci. V této reprezentaci by tato „vlnová funkce vesmíru“ obsahovala pojem, který definuje kvantový stav každé jednotlivé částice. Je to tento přístup, který nechává otevřené dveře pro tvrzení, že „všechno je spojeno“, což často zmanipuluje (ať už úmyslně nebo čestným zmatkem), aby skončilo s věcmi, jako je fyzikální chyby v Tajemství.

I když tato interpretace znamená, že kvantový stav každé částice ve vesmíru ovlivňuje vlnovou funkci každé jiné částice, činí tak pouze matematickým způsobem. Ve skutečnosti neexistuje žádný experiment, který by mohl - i v zásadě - objevit účinek na jednom místě, které se objeví na jiném místě.

Ačkoli se kvantové zapletení jeví jako bizarní science fiction, existují již praktické aplikace tohoto konceptu. Používá se pro komunikaci ve vesmíru a kryptografii. Například průzkum NASA Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) ukázal, jak kvantové zapletení lze použít k nahrávání a stahování informací mezi kosmickou lodí a pozemní přijímač.

Upravil Anne Marie Helmenstine, Ph. D.