Kvanteforvikling er et af de centrale principper for kvantefysik, selvom det også er meget misforstået. Kort sagt betyder kvanteforviklinger, at flere partikler er forbundet sammen på en sådan måde, at måling af den ene partikles kvantetilstand bestemmer de mulige kvantetilstander for den anden partikler. Denne forbindelse er ikke afhængig af placeringen af partiklerne i rummet. Selv hvis du adskiller sammenfiltrede partikler med milliarder af miles, vil ændring af den ene partikel inducere en ændring i den anden. Selvom kvanteforviklinger ser ud til at transmittere information øjeblikkeligt, er det ikke i strid med den klassiske lyshastighed, fordi der ikke er nogen "bevægelse" gennem rummet.
Eksempel på klassisk kvanteforvikling
Det klassiske eksempel på kvanteforvikling er kaldet the EPJ-paradoks. I en forenklet version af dette tilfælde skal du overveje en partikel med kvantespind 0, der nedbrydes til to nye partikler, partikel A og partikel B. Partikel A og Partikel B går af i modsatte retninger. Den originale partikel havde imidlertid et kvantespind på 0. Hver af de nye partikler har en kvantespind på 1/2, men fordi de er nødt til at tilføje op til 0, er en +1/2 og en er -1/2.
Dette forhold betyder, at de to partikler er sammenfiltret. Når du måler spin af partikel A, har denne måling en indflydelse på de mulige resultater, du kan få, når du måler spin af partikel B. Og dette er ikke kun en interessant teoretisk forudsigelse, men er blevet verificeret eksperimentelt gennem test af Bell's sætning.
En vigtig ting at huske er, at i kvantefysik er den oprindelige usikkerhed omkring partiklens kvantetilstand ikke kun en mangel på viden. En grundlæggende egenskab ved kvanteteori er, at partiklen inden målingens handling har ikke en bestemt tilstand, men er i en superposition af alle mulige tilstande. Dette modelleres bedst af det klassiske kvantefysik tankeeksperiment, Schroedinger's Cat, hvor en kvantemekanik-tilgang resulterer i en uobserveret kat, der er både levende og død samtidig.
Universets bølgefunktion
En måde at fortolke ting på er at betragte hele universet som en enkelt bølgefunktion. I denne repræsentation vil denne "bølgefunktion af universet" indeholde et udtryk, der definerer kvantetilstanden for hver enkelt partikel. Det er denne tilgang, der lader døren åbne for påstande om, at "alt er forbundet", som ofte bliver manipuleret (enten med vilje eller gennem ærlig forvirring) for at ende med ting som fysikfejl i Hemmeligheden.
Selvom denne fortolkning betyder, at kvantetilstanden for hver partikel i universet påvirker bølgefunktionen af hver anden partikel, gør den det på en måde, der kun er matematisk. Der er virkelig ingen slags eksperiment, der nogensinde - selv i princippet - kunne opdage virkningen et sted, der dukker op på et andet sted.
Praktiske anvendelser af kvantforvikling
Selvom kvanteforviklinger virker bizart science fiction, er der allerede praktiske anvendelser af konceptet. Det bruges til dyb rumskommunikation og kryptografi. F.eks. Demonstrerede NASAs Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE), hvordan kvante sammenfiltring kunne bruges til at uploade og downloade information mellem rumfartøjet og et jordbaseret modtager.
Redigeret af Anne Marie Helmenstine, ph.d.