Квантовото заплитане, също преплитане и вплитане[1] е физично явление, при което двойка или група частици се образува, взаимодейства или споделя пространствена близост по такъв начин, че квантовото състояние на всяка частица от двойката или групата не може да бъде описано независимо от състоянието на другите, дори когато са разделени от голямо разстояние (все едно разделените частици са свързани помежду си). Темата на квантовото заплитане заема централно място в несъответствието между класическата и квантовата физика.
Измерванията на физичните свойства (като например местоположение, импулс, спин и поляризация) на вплетените частици са подвластни на идеална корелация. Например, ако двойка вплетени частици се образува по такъв начин, че техният общ спин е нула, а за едната частица се знае, че има спин по часовниковата стрелка по първата ос, тогава спинът на другата частица по същата ос ще бъде обратен на часовниковата стрелка. Това поведение поражда привидно парадоксални ефекти – всяко измерване на свойство на частица води до необратим колапс на вълновата функция на въпросната частица и би променило първоначалното ѝ квантово състояние. В случая на вплетени частици, едно такова измерване би засегнало цялата система като цяло.
По-късно, неинтуитивните прогнози на квантовата механика са експериментално потвърдени[5][6][7] в поредица опити, при които поляризацията или спинът на вплетените частици се измерват на отделни места, статистически нарушавайки неравенството на Бел. В по-ранните опити не е напълно изключено резултатът от една точка да е бил предаван до отдалечена точка, въздействайки на резултата при втората позиция.[7] Провеждани са и опити, при които местата са толкова отдалечени, че комуникацията със скоростта на светлината да отнема до 10 хиляди пъти повече време, отколкото интервалът между измерванията.[6][5]
Според някои интерпретации на квантовата механика, влиянието на всяко измерване се разпространява мигновено. Други интерпретации не допускат колапс на вълновата функция и изключват каквото и да е влияние. Все пак, всички интерпретации се съгласяват, че квантовото заплитане води до корелация между измерванията и че взаимната информация между вплетените частици може да бъде използвана, но и също така, че пренос на информация със скорост, по-висока от тази на светлината, е невъзможен.[8][9]
Все пак, тримата учени нито въвеждат термина „заплитане“, нито обобщават специалните свойства на състоянието, което изследват. След техния труд Ервин Шрьодингер пише писмо до Айнщайн на немски, в което използва думата Verschränkung (преведена от самия него като „заплитане“), за да обясни взаимовръзките между две частици, които си взаимодействат и след това се разделят, както е в експеримента.[21] Скоро след това Шрьодингер публикува творчески труд,[3] в който определя и дискутира понятието „заплитане“. В този труд той признава важността на тази идея, заявявайки: „Аз бих нарекъл заплитането не една, а характеристиката на квантовата механика, тази, която обуславя цялото ѝ отделяне от класическата мисловна линия“.[3]
Също като Айнщайн, Шрьодингер не е доволен с концепцията на заплитане, тъй като тя привидно нарушава ограничението на скоростта на светлината (съответно на преноса на информация) в теорията на относителността.[22] По-късно Айнщайн иронизира заплитането като spukhafte Fernwirkung – (призрачно далекодействие) „(зловещо) действие от разстояние“.[23]
Новата идея възбужда значителен интерес сред физиците и вдъхновява многобройни дискусии относно основите на квантовата механика, но въпреки това довежда до относително малко публикации. Въпреки големия интерес, слабата страна в парадокса на Айнщайн-Подолски-Розен е открита едва през 1964 г., когато Джон Стюърт Бел доказва, че едно от ключовите им допускания, принципът на локалността, когато се приложи към скритите променливи, които парадокса предполага, е математически непоследователен с прогнозите на квантовата теория. По-точно, Бел доказва наличието на горна граница чрез нареченото в негова чест неравенство на Бел, по отношение на силата на корелациите, които могат да се породят във всяка теория, подчинена на локалния реализъм. Освен това той показва, че квантовата теория предвижда нарушаване на тази граница за определени заплетени системи.[24] Неравенството му е експериментално доказуемо и след откриването му се провеждат многобройни опити.[25][26] Един от ранните експериментални пробиви е дело на Карл Кохер,[10][11] който през 1967 г. представя устройство, при което два фотона, излъчвани последователно от калциев атом, се оказват квантово заплетени. Това е и първият случай на квантово заплетена видима светлина. Двата фотона преминават през диаметрално разположени успоредни поляризатори с по-голяма вероятност от класически предвидените, но с корелации в количествено съответствие с квантовите механични изчисления. Кохер също показва, че взаимовръзката зависи само от ъгъла между поляризаторите[11] и намалява експоненциално с времето между излъчванията на фотоните.[27] Впоследствие тази зависимост е установена и от други учени, които усъвършенстват и използват апарата на Кохер.[25] Всички тези опити са съгласувани по-скоро с квантовата механика, отколкото с принципа на локалността.
В продължение на десетилетия, обаче, всеки експеримент притежава поне една пробойна, чрез която е възможно да бъде поставяна под въпрос валидността на резултатите. Все пак, през 2015 г. е проведен експертимент, който не съдържа такива пробойни и официално изключва категорично голям клас от теории за локалния реализъм.[28] Според Ален Аспе, въпросът на свръхдетерминизма е нерешим, заявявайки, че „никой експеримент, колкото и идеален да е, не може напълно да е лишен от пробойни“.[29]
През юли 2019 г. физици докладват, че са заснели първото изображение на квантово заплитане.[18][19]
През 2022 г. Нобеловата награда за физика e присъдена на Ален Аспе, Джон Клаузър и Антон Цайлингер „за експерименти със заплетени фотони, установяване на нарушение на неравенствата на Бел и пионерство в науката за квантовата информация“.[20]
Концепция
Заплетената система се определя като система, чието квантово състояние не може да бъде определено чрез състоянията на локалните ѝ компоненти. Тоест, това не са индивидуални частици, а неразделимо цяло. При квантовото заплитане не е възможно единият компонент да бъде напълно описан, без да се вземе предвид другия или другите компоненти. Състоянието на комбинираната система винаги се изразява като сума или като квантова суперпозиция от състоянията на локалните компоненти.
Квантовите системи могат да се заплетат чрез различни видове взаимодействия. Заплитането се разваля, когато заплетените частици претърпят квантова декохеренция чрез взаимодействие с околната среда – например, когато се извърши измерване.[30]
Пример за квантово заплитане може да е субатомна частица, която се разпада до заплетена двойка от други частици. Събитието на разпадане е подчинено на различни закони на запазването, в резултат на което изходът от измерването на коя да е дъщерна частица трябва да е тясно свързан с изхода от измерването на другата дъщерна частица (така че общите импулс, момент на импулса, енергия и т.н. да останат същите преди и след процеса). Например, частица с нулев спин може да се разпадне до двойка частици с ½ спин. Тъй като общият спин преди и след разпадането трябва да е равен на нула (запазване на момента на импулса), когато се измери спина на първата частица по дадена ос, то при измерване на спина на другата частица по същата ос той трябва да бъде с обратна посока на първия.
Специалното свойство на квантовото заплитане става по-видимо, ако въпросните частици се разделят. Ако те се поставят на голямо разстояние една от друга и се измери дадена характеристика на една от тях, то при измерване на същата характеристика при другата частица ще се установи, че резултатите съвпадат (или се допълват).
Горният резултат може да бъде възприет като неинтуитивен или не. Една класическа система би имала същото поведение, макар да е необходима теория на скритите променливи за да стане това, според запазването на момента на импулса както в класическата физика, така и в квантовата механика. Разликата е в това, че класическата система има определени за стойности за всички наблюдаеми параметри, докато това не е така при една квантова система. Квантовата система привидно приема разпределение на вероятността за резултата на дадено измерване на спина по дадена ос на втората частица след измерване на първата частица. Това разпределение на вероятността по принцип е различно от това, което би било иначе, без измерване на първата частица. Това със сигурност може да се възприеме като изненадващо в случай на пространствено разделени заплетени частици.
Класически парадокс
От гледна точка на класическата физика, квантовото заплитане не би трябвало да съществува. Класическият парадокс е, че измерване върху която и да е от частиците явно води до колапс на състоянието на цялата заплетена система, при това моментално, преди информацията относно измерването да е пристигнала при другата частица (считайки, че информацията не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината). Според Копенхагенската интерпретация, резултатът от измерването на спина на едната частица води до колапс в състоянието, при което всяка частица има определен спин по оста на измерване. Изходът от измерване се счита за произволен, като всяка възможност има 50% вероятност. Все пак, ако двата спина се измерват по една и съща ос, те проявяват антикорелация. Това ще рече, че произволният резултат от измерването на една частица като че ли се предава към другата частица, така че тя да даде „верен резултат“ при измерване.[31]
Разстоянието и подбирането на точния момент на измерванията могат да се изберат така, че да имат космически размери, следователно всеки ефект, свързващ двете събития, би трябвало да пътува по-бързо от скоростта на светлината. Според принципа на специалната теория на относителността, не е възможно информацията да пътува между две такива събития на измерване – дори не е възможно да се определи кое измерване е направено първо. За две космически събития x1 и x2 съществуват инерционни отправни системи, в които x1 е първо, както и такива, в които x2 е първо. От това следва, че корелацията между двете измервания не може да бъде обяснена, защото различните наблюдатели биха видели различни причинно-следствени връзки.
Едно възможно решение на парадокса включва допускането, че квантовата теория е незавършена и че резултатът от измерванията зависи от предопределени „скрити променливи“.[32] Състоянието на измерваните частици съдържа определени скрити променливи, чиито стойности определят още от момента на отделяне какви ще бъдат измерените спинове. Това ще рече, че всяка частица носи всичката нужна информация със себе си и нищо не е нужно да бъде предавано от едната частица към другата в хода на измерването. Айнщайн и други първоначално вярват, че това е единственото решение на парадокса и приемат описанието на квантовата механика за незавършено.
Все пак, теорията на скритите променливи се проваля, когато се провеждат измервания на спина на заплетените частици по различни оси. Ако се направят голям брой такива измервания по чифтове, тогава статистически, ако локалната реалност и скритите променливи са верни, резултатите винаги биха удовлетворявали неравенството на Бел. Редица експерименти доказват на практика, че неравенството на Бел не е удовлетворено. Когато измерванията на заплетните частици се извършват в движещи се релативистични отправни системи, в които всяко измерване настъпва преди другото, резултатите от измерванията остават взаимосвързани.[33][34] Основният проблем при измерването на спина по различни оси е, че тези измерванията не могат да имат определени стойности по едно и също време – те са несъвместими в такъв смисъл, че максималната едновременна точност на тези измервания е ограничена от съотношението на неопределеност на Хайзенберг. Това е в противоречие с класическата физика, където всяко свойство може да се измери по същото време с произволна точност, тоест заплитането по природа е некласическо явление.[35]
Квантовото заплитане като ресурс
Експерименталното установяване на квантовото заплитане[20] доказва, че ние не живеем в класически свят, а в квантов свят.[36]
Според съвременните разбирания, базирани на квантовата теория на информацията,[37] квантовото заплитане е ценен физичен ресурс, който дава на квантовите системи способността да изпълняват задачи, които са класически невъзможни.[38][39] Например, благодарение на квантовото заплитане могат да бъдат извършвани операции като квантово изчисление,[37]квантова телепортация,[40] квантово свръхплътно кодиране,[41] квантово генериране на случайни числа[42] и квантова криптография.[43]
Източници
↑Ал-Халили, Джим. Красива наука. Светът според физиката. София, Дамян Яков, 2021. ISBN 978-954-527-660-6. с. 106.
↑ абвSchrödinger, Erwin. Discussion of probability relations between separated systems // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 31 (4). 1935. DOI:10.1017/S0305004100013554. с. 555 – 563.
↑Schrödinger, Erwin. Probability relations between separated systems // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 32 (3). 1936. DOI:10.1017/S0305004100019137. с. 446 – 452.
↑ абYin, Juan и др. Bounding the speed of 'spooky action at a distance // Physical Review Letters 110 (26). 2013. DOI:10.1103/PhysRevLett.110.260407. с. 260407.
↑ абMatson, John. Quantum teleportation achieved over record distances // Nature News. 13 август 2012. DOI:10.1038/nature.2012.11163.
↑Formaggio, J. A. и др. Violation of the Leggett-Garg inequality in neutrino oscillations // Physical Review Letters 117. 2016. DOI:10.1103/PhysRevLett.117.050402. с. 050402.
↑Hensen, B. Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres // Nature 526 (7575). 21 октомври 2015. DOI:10.1038/nature15759. с. 682 – 686.
↑Aspect, Alain и др. Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell's Inequalities // Physical Review Letters 49 (2). 1982. DOI:10.1103/PhysRevLett.49.91. с. 91 – 94.
↑Kocher, CA. Time correlations in the detection of successively emitted photons // Annals of Physics 65 (1). 1971. DOI:10.1016/0003-4916(71)90159-X. с. 1 – 18.
↑Hanson, Ronald. Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres // Nature 526 (7575). 2015. DOI:10.1038/nature15759. с. 682 – 686.
↑Some of the history of both referenced Zbinden, et al. experiments is provided in Gilder, L., The Age of Entanglement, Vintage Books, 2008, pp. 321 – 324.
↑Cirel'son, B. S. Quantum generalizations of Bell's inequality // Letters in Mathematical Physics 4 (2). 1980. DOI:10.1007/BF00417500. с. 93 – 100.
↑ абNielsen, Michael A., Chuang, Isaac L. Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge, Cambridge University Press, 2010. DOI:10.1017/cbo9780511976667.
↑Georgiev, Danko D. и др. Sensitivity of entanglement measures in bipartite pure quantum states // Modern Physics Letters B 36. 2022. DOI:10.1142/S0217984922501019. с. 2250101.
↑Georgiev, Danko D. и др. Entanglement measures for two-particle quantum histories // Physical Review A 106. 2022. DOI:10.1103/PhysRevA.106.062437. с. 062437.
↑Bennett, Charles H. и др. Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels // Physical Review Letters 70. 1993. DOI:10.1103/PhysRevLett.70.1895. с. 1895 - 1899.
↑Bennett, Charles H. и др. Communication via one- and two-particle operators on Einstein-Podolsky-Rosen states // Physical Review Letters 69. 1992. DOI:10.1103/PhysRevLett.69.2881. с. 2881 - 2884.
↑Jennewein, Thomas и др. A fast and compact quantum random number generator // Review of Scientific Instruments 71. 2000. DOI:10.1063/1.1150518. с. 1675 - 1680.
↑Ekert, Artur K. Quantum cryptography based on Bell's theorem // Physical Review Letters 67. 1991. DOI:10.1103/PhysRevLett.67.661. с. 661 - 663.
Katedral ChioggiaKatedral Santa Maria Diangkat ke SurgaItalia: Cattedrale di S. Maria Assuntacode: it is deprecated Katedral ChioggiaLokasiChioggiaNegaraItaliaDenominasiGereja Katolik RomaArsitekturStatusKatedralStatus fungsionalAktifAdministrasiKeuskupanKeuskupan Chioggia Katedral Chioggia (Italia: Duomo di Chioggiacode: it is deprecated , Cattedrale di Santa Maria Assunta) adalah sebuah gereja katedral Katolik yang terletak di Chioggia, Italia, di selatan Laguna Venesia. Bangunan ini dibang...
Artikel ini tidak memiliki referensi atau sumber tepercaya sehingga isinya tidak bisa dipastikan. Tolong bantu perbaiki artikel ini dengan menambahkan referensi yang layak. Tulisan tanpa sumber dapat dipertanyakan dan dihapus sewaktu-waktu.Cari sumber: Naga shio – berita · surat kabar · buku · cendekiawan · JSTOR Shio naga adalah salah satu dari ke-12 shio yang ada dalam penanggalan Tionghoa. Menurut kepercayaan Tionghoa, orang yang mempunyai shio...
Rope used to hoist a sail This article is about nautical rigging. For the Scottish castle, see Hallyards Castle. Sailors hauling a halyard In sailing, a halyard or halliard is a line (rope) that is used to hoist a ladder, sail, flag or yard. The term halyard derives from the Middle English halier (rope to haul with), with the last syllable altered by association with the English unit of measure yard.[1] Halyards, like most other parts of the running rigging, were classically made of n...
Catherine de BourbonWali penguasa BéarnKelahiran7 Februari 1559Paris, PrancisKematian13 Februari 1604(1604-02-13) (umur 45)Istana Adipati Nancy, LorraineWangsaBourbonAyahAnthony, Raja NavarraIbuJeanne III, Ratu NavarraPasanganHenri II de Lorraine (m. 1599)AgamaCalvinisme Catherine de Bourbon (7 Februari 1559 – 13 Februari 1604) adalah seorang putri dan wali penguasa Navarra. Ia memerintah Kepangeranan Béarn atas nama saudaranya, Raja Enric I...
Disambiguazione – BAFTA rimanda qui. Se stai cercando la Baltic Free Trade Area, vedi Area baltica di libero scambio. British Academy of Film and Television ArtsBritish Academy of Film and Television Arts AbbreviazioneBAFTA TipoOrganizzazione Cinematografica Fondazione1947 FondatoreDavid Lean, Alexander Korda, Carol Reed e Charles Laughton ScopoPremiare opere cinematografiche, televisive ed interattive. Sede centrale Londra Altre sediIn Scozia, in Galles, a New York e a Los Angeles...
Open-source software development kit This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) This article contains paid contributions. It may require cleanup to comply with Wikipedia's content policies, particularly neutral point of view. Please discuss further on the talk page. This article relies excessively on references to primary sources. Please improve this article by adding secondary or te...
Konrad AdenauerAdenauer nel giugno 1952 Cancelliere federale della Germania[1]Durata mandato15 settembre 1949 –16 ottobre 1963 PresidenteTheodor HeussHeinrich Lübke Vice capo del governoFranz BlucherLudwig Erhard PredecessoreLutz Graf Schwerin von Krosigk[2] SuccessoreLudwig Erhard Ministro federale degli affari esteriDurata mandato15 marzo 1951 –6 giugno 1955 Capo del governose stesso PredecessoreLutz Graf Schwerin von Krosigk Succes...
ХристианствоБиблия Ветхий Завет Новый Завет Евангелие Десять заповедей Нагорная проповедь Апокрифы Бог, Троица Бог Отец Иисус Христос Святой Дух История христианства Апостолы Хронология христианства Раннее христианство Гностическое христианство Вселенские соборы Н...
This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: 1924 Democratic Party presidential primaries – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2019) (Learn how and when to remove this message) 1924 Democratic Party presidential primaries ← 1920 March 12 to June 7, 1924 1928 → 1,0...
Metastasio - Siroe re di Persia - Herissant Vol.03 - Paris 1780 Johann Adolph Hasse - Siroe re di Persia - Italian titlepage of the libretto - Dresden 1763 Portrait of Metastasio by Batoni Siroe re di Persia is a libretto in three acts by Pietro Metastasio. Set to music by Leonardo Vinci, it was first performed on 2 February 1726 at the Teatro San Giovanni Grisostomo, Venice. It was subsequently set to music at least 35 times by different composers.[1][2] Action The action is ...
لمعانٍ أخرى، طالع مولان (توضيح). مولانMulan (بالإنجليزية) الشعارملصق المسلسلمعلومات عامةالتصنيف فيلم رسوم متحركة الصنف الفني حركة، مغامرة، كوميدي، دراماتاريخ الصدور 1998مدة العرض 87 دقيقةاللغة الأصلية الإنجليزيةمأخوذ عن مولان البلد الولايات المتحدةموقع الويب movies.disney.c...
Notable American football play in Super Bowl LII Philly SpecialU.S. Bank Stadium in Minneapolis, the site of the game Philadelphia Eagles (13–3) New England Patriots (13–3) 41 33 Head coach:Doug Pederson Head coach:Bill Belichick 1234 Total PHI 913712 41 NE 39147 33 DateFebruary 4, 2018StadiumU.S. Bank Stadium, Minneapolis, MinnesotaRefereeGene SteratoreAttendance67,612TV in the United StatesNetworkNBCAnnouncersAl Michaels, Cris Collinsworth, and Michele Tafoya The Philly Special,[1...
Design, technology, science, and science fiction website and blog Not to be confused with Gizmodo Media Group, of which Gizmodo is the former flagship website, nor Gizmondo, a handheld game console. GizmodoType of siteDesign, technology, science, science fiction, blogAvailable inEnglish, French, Dutch, Italian, German, Spanish, Japanese, Polish, PortugueseCountry of originUnited StatesOwnerKeleops MediaCreated byPeter RojasEditorRory Carroll[1]URLgizmodo.comCommercialYesRegi...
1927 United States Supreme Court caseState of New Mexico v. State of TexasSupreme Court of the United StatesOriginal jurisdictionArgued January 4–5, 1927Decided December 5, 1927Full case nameState of New Mexico v. State of TexasCitations275 U.S. 279 (more)48 S. Ct. 126; 72 L. Ed. 280; 1927 U.S. LEXIS 280Case historyPriorOriginal JurisdictionSubsequentModified on denial of rehearing, April 9, 1928OutcomeThe boundary line between New Mexico and Texas is the middle of the channel of the Rio G...
Ratu KostmopolitanSutradaraOdy C. HarahapProduserRaam PunjabiDitulis olehOdy C. HarahapIndra ZahryPemeranLuna MayaTyas MirasihImey LiemAl Fathir MuchtarReza PahleviYati SurachmanCici TegalFerina WidodoAdi KurdiPenata musikJoseph S. DjafarPenyuntingAline JusriaDistributorMVP Pictures Multivision PlusTanggal rilis27 Mei 2010Durasi85 menitNegaraIndonesia Ratu Kostmopolitan adalah film aksi komedi Indonesia yang dirilis pada 27 Mei 2010 yang disutradarai oleh Ody C. Harahap. Film ini dibint...
لمعانٍ أخرى، طالع معركة سامراء (توضيح). معركة سامراء جزء من حرب العراق معركة سامراء معلومات عامة التاريخ 1 إلى 3 تشرين أول (أكتوبر) 2004م البلد العراق الموقع العراق ، محافظة صلاح الدين ، سامراء النتيجة سيطرة الحكومة العراقية على سامراء المتحاربون الجيش الامريكي ا�...
У этого термина существуют и другие значения, см. НКК. Народный консультативный конгресс Республики ИндонезииMajelis Permusyawaratan Rakyat Republik Indonesia Эмблема Народного консультативного конгресса Тип Тип двухпалатный парламент Палаты Совет народных представителей (СНП) и Совет пред...
Waterfall in Vatnsnes, IcelandHvítserkurHvítserkur at full seaLocationVatnsnes, Iceland 65°36′23″N 20°38′08″W / 65.60648°N 20.63563°W / 65.60648; -20.63563 Hvítserkur (Icelandic pronunciation: [ˈkʰvitˌsɛr̥kʏr̥], regionally also [-ˌsɛrkʰʏr̥]) is a 15 m high basalt stack along the eastern shore of the Vatnsnes peninsula, in northwest Iceland.[1] The rock has two holes at the base, which give it the appearance of a d...
7th-century Latin treatise by anonymous Irish philosopher This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: De mirabilibus sacrae scripturae – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (March 2014) (Learn how and when to remove this message) Incunabulum of De mirabilibus published at Utrecht in 1473 or 1474 ...