Kvantförvirring: »Spooky långdistanseffekt« - helt enkelt förklarad
Förvirring är ett kvantfysiskt fenomen. I detta praktiska tips förklarar vi vad kvantförvirring är och vad som är så speciellt med det.
Kvantförvirring: en "skrämmande långdistanseffekt"?
Kvantförvirring är fenomenet att två rumsligt separerade partiklar kan utbyta information om deras egenskaper omedelbart (dvs. utan tidsfördröjning). Detta strider mot alla lagar i klassisk fysik. Till och med Einstein avvisade denna "hemsökta långdistanseffekt" under hela sitt liv, eftersom den skulle behöva överföra information snabbare än ljusets hastighet.
- För att förstå förvirring krävs superpositionprincipen. Då är en partikel i alla möjliga tillstånd tills en mätning har gjorts. En partikel på vilken ingen mätning ännu har gjorts är i ett tillstånd av superposition av alla möjliga tillstånd. Till exempel fixeras inte en elektrons vridning före mätningen (Stern-Gerlach-experimentet). Först när den träffar skärmen får elektronn rotationen "upp" eller "ner" (riktad kvantisering). Mätningen löser superpositionen och partikeln antar ett av de möjliga tillstånden. Superpositionen är också lätt att förstå på basis av experimentet med dubbelslits. Utan att påverka den dubbla slitsen resulterar det typiska interferensmönstret på skärmen, även om varje enskild partikel träffar en viss punkt på skärmen och fördelningen på skärmen följer en sannolikhetsfunktion. Detta sannolikhetsmönster förstörs genom att mäta en av luckorna. Partikeln tvingas endast till ett tillstånd genom mätningen.
- På grund av superpositionprincipen förblir de utsända partiklarna i ett oklart tillstånd tills de mäts. I intrasslingsexperiment genereras två elektroner samtidigt. Din snurr mäts i två olika enheter. Det kan ses att elektronerna var och en har motsatt vridning. Detta är förvånande, eftersom staten enligt superpositionprincipen ännu inte hade bestämts förrän mätningen. Det kan inte hävdas att elektroner med en motsatt spinn redan fanns när de bildades. Endast med mätningen bestämmer en partikel för ett tillstånd och samtidigt den andra partikeln för ett annat tillstånd. Trots det rumsliga avståndet till varandra ska de två elektronerna förstås som ett system som är i superpositionstillståndet före mätningen. Jämförbara experiment kan också utföras med intrasslade "tvillingfotoner" och andra partiklar.
- En mätning på en intrasslad partikel bestämmer omedelbart tillståndet för den andra partikeln. Informationsöverföring med högsta ljushastighet, som krävs av Einstein, gäller endast enskilda, separata föremål.
- Hittills har intrasslingsfenomen endast observerats på partikelnivån. Finns den omedelbara överföringen av information också i vår värld eller till och med i makrokosmos? Albert Einstein, som är extremt skeptisk till förvirring, har redan beskrivit rymd-tid-krökning i den allmänna relativitetsteorin och har i början lovat ormhålens möjliga existens. Till och med i maskhål, som, som masslösa strukturer, enbart härrör från rymdtidens geometri, är två avlägsna platser kopplade till varandra på ett sådant sätt att rum och tid smälter samman till en punkt. Matter och information som flyger genom detta maskhål kommer från en plats till en annan utan dröjsmål.
- Det omedelbara informationsutbytet skulle också ha en enorm praktisk fördel i vår mycket tekniska vardag. Så kallade kvantdatorer bör ta upp principen om förvirring. Om information manipuleras på en dator, skulle den omedelbart vara tillgänglig på mottagarens dator utan försening.