⦁ Autor: Frank Wilczek.
Frank Wilczek Wissenschaft ⦁ Datum der Veröffentlichung: 05.01.16. 05.01.16 ⦁ Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07:00. 07:00 Ihre einfachen (ja, einfache) Anleitung zur Quantenverschränkung Eine Aura von Glamour Geheimnis misst das Konzept der
Quanten-Verschränkung, und auch die (irgendwie) Verwandte behaupten, daß die
Quantentheorie erfordert "viele Welten". Doch am Ende diejenigen sind oder sein
sollten, wissenschaftliche Ideen, mit bodenständigen Bedeutungen und konkreten
Auswirkungen. Ich möchte hier die Konzepte der Verschränkung und viele Welten zu
erklären, so einfach und klar wie ich weiß, wie. Ich habe. Verschränkung wird oft als ein einzigartig
quantenmechanisches Phänomen betrachtet, aber es ist nicht. In der Tat ist es
aufschlussreich, wenn etwas unkonventionell, eine einfache nicht-Quantum (oder
"klassische") Version der Verstrickung zuerst zu prüfen. Dies ermöglicht es uns,
die Subtilität der Verschränkung selbst abgesehen von der allgemeinen Kuriosität
der Quantentheorie zu hebeln.
Verschränkung entsteht in Situationen, wo wir
teilweise wissen über den Stand der beiden Systeme. Unsere Systeme können z. B.
zwei Objekte, dass wir c-Ons nennen. Das "c" ist dazu gedacht, "klassische"
empfehlen, aber wenn Sie etwas haben lieber spezifische und angenehm im Auge,
können Sie unsere c-Ons als Kuchen vorstellen. Unsere c-Ons kommen in zwei Formen, quadratische oder
Runde, die wir als ihre möglichen Zustände zu identifizieren. Dann die vier
möglichen gemeinsamen Zustände, für zwei c-Ons sind (Quadrat, Quadrat),
(Quadrat, Kreis), (Kreis, Quadrat), (Kreis, Kreis). Die folgenden Tabellen
zeigen zwei Beispiele, was die Wahrscheinlichkeiten für das System in jedem
dieser vier Staaten zu finden sein könnte. Wir sagen, dass die c-Ons "unabhängig" sind, wenn
Wissen über den Stand eines von ihnen nützliche Informationen über den Zustand
des anderen nicht geben. Unsere erste Tabelle hat diese Eigenschaft. Wenn die
erste c-auf (oder Kuchen) ist quadratisch, wir sind noch in der Dunkelheit über
die Form des zweiten. In ähnlicher Weise verrät nichts Nützliches über die Form
der ersten Form des zweiten nicht. Auf der anderen Seite sagen wir, dass unsere zwei c-Ons
verstrickt sind, wenn Informationen zu einem unserer Kenntnis des anderen
verbessert. Unsere zweite Tabelle zeigt extreme Verschränkung. In diesem Fall,
wenn der erste c-on ist kreisförmig, wir wissen, die zweite Runde zu. Und wann
die erste c-on ist quadratisch, ist also die zweite. Die Form eines wissen,
können wir die Form des anderen mit Sicherheit folgern.
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Die Quanten-Version der Verschränkung ist im
Wesentlichen das gleiche Phänomen – das heißt, mangelnde Unabhängigkeit. In der
Quantentheorie sind Staaten durch mathematische Objekte genannt Wellenfunktionen
beschrieben. Die Regeln körperliche Wahrscheinlichkeiten Wellenfunktionen
herstellen einzuführen sehr interessante Komplikationen, wie wir werden
diskutieren, aber der zentrale Begriff der verschränkten wissen, das wir für
klassische Wahrscheinlichkeiten bereits gesehen haben, über führt. Kuchen zählen nicht als Quantensysteme, natürlich,
aber Verschränkung zwischen Quantensysteme erhebt sich natürlich – zum Beispiel
in der Nachmahd von Teilchenkollisionen. In der Praxis sind unentangled
(Nachfolgestaaten) seltene Ausnahmen, wenn Systeme interagieren, das
Zusammenspiel Korrelationen zwischen diesen entsteht.
Betrachten Sie wir z. B. Moleküle. Sie sind aus
Subsystemen, nämlich Elektronen und Atomkerne zusammengesetzt. Niedrigste
Energiezustand des Moleküls, in dem es am häufigsten gefunden wird, ist ein
höchst verschränkten Zustand seiner Elektronen und Kerne, die Positionen der die
konstituierenden Partikel sind keineswegs unabhängig. Da die Atomkerne bewegen,
die Elektronen bewegen sich mit ihnen. Beispiel: Wenn wir schreiben Φ■, Φ● für die
Wellenfunktionen System 1 in seinen Platz oder kreisförmige Staaten und ψ■, ψ●
für die Wellenfunktionen System 2 in seiner quadratischen oder runden Staaten
beschreiben, beschreibt dann in unserem Beispiel die gesamten Staaten werden Unabhängig: Φ■ ψ■ Φ■ ψ● Φ● ψ■ + Φ● ψ● Verstrickt: Φ■ ψ■ + Φ● ψ● Wir können auch die unabhängige Version als
schreiben. (Φ■ + Φ●) (Ψ■ + Ψ●) Beachten Sie, wie in dieser Formulierung die Klammern
deutlich Systeme 1 und 2 in unabhängige Einheiten trennen. Es gibt viele Möglichkeiten, verschränkte Zustände zu
erstellen. Eine Möglichkeit ist, ein Maß für Ihre (Verbundsystem) zu machen, die
Ihnen Informationen zu partiellen Dateien gibt. Wir können lernen, zum Beispiel,
dass die beiden Systeme sich verschworen haben, haben die gleiche Form, ohne zu
lernen, genau welche Form sie haben. Dieses Konzept wird später wichtig werden. Markanten Folgen der Quantenverschränkung, wie der
Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) und Greenberger Horne Zeilinger (GHZ) Effekte
entstehen durch sein Zusammenspiel mit ein weiterer Aspekt der Quantentheorie
genannt "Komplementarität". Um den Weg für die Diskussion von EPR und GHZ zu
ebnen, lassen Sie mich nun