Понятие квантовой запутанности является довольно своеобразным и даже феноменальным для всей физики. Про него говорят, когда обсуждают физические теории или новые невероятные технологии и методики их применения. Не так давно за изучение специфики квантовой запутанности была вручена нобелевская премия.
Но в чём смысл квантовой запутанности? Что это такое с физической точки зрения?
Определение у нас примерно такое:
Квантовая запутанность - квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Причем, на любом расстоянии друг от друга.
Тут кажется всё ясно. Кроме, пожалуй, фразы "квантовые состояния". Ещё есть слово запутанность.
Запутанность обычная физическая
Прежде, чем переходить к слову "квантовая", давайте обсудим что вообще такое запутанность.
Вообще про простую запутанность стоило бы написать целую отдельную статью, но попробуем ограничиться несколькими фразами.
Два объекта запутаны, если информация об одном из них улучшает наши знания о другом.
Представить себе такую ситуацию в реальной жизни не так просто. Можно, например, представить себе весьма простенький и не совсем корректный, но наглядный пример.
Допустим, есть канистра, а в ней налита некоторая жидкость. Объект 1 - канистра, объект 2 - неизвестная жидкость. Предположим, что всё работает так как должно работать и все следуют правилам работы с химическими реактивами, подписывая любую емкость. Если в канистре налит спирт, а на самой канистре написано - спирт этиловый 95%, то это можно назвать запутанной системой. Канистра улучшает знания о том, что в ней налито. Но канистра без надписи не запутана с жидкостью внутри. Запутанности нет.
Запутанность квантовая вероятная
Если перенести эту логику на квантовые состояния, то получится уже квантовая запутанность. Но опять забыли про квантовое состояние :)
Вообще, состояние в физике – это некоторый набор значений физических величин, связанных с объектом. Обычно про все эти состояния в классической физике не говорят и рассматривают только нужные для решения конкретной задачи. Например, координаты x и y - это физические состояния объекта.
Квантовое состояние - это любое возможное состояние, в котором может находиться квантовая система. Оно описывается или волновой функцией (а значит и включает все параметры, входящие в эту функцию), или набором квантовых чисел. В общем-то, понятие довольно объемное. Если просто, то в обычном состоянии, как мы сказали выше, есть определенные координаты, а вот в квантовом состоянии будут сразу все координаты. "Нужные" в данный момент будут определяться вероятностью.
Исходя из того, что мы теперь знаем, чем является запутанность в физике и и что такое квантовое состояние, мы вполне можем увязать в голове эти два понятия и смело утверждать, что квантовая запутанность - это связь квантовых состояний.
Объекты оказываются в квантовой запутанности, когда один объект увеличивает количество знаний о другом объекте. Вспомним пример с координатами. Если два квантовых объекта находятся в квантовой запутанности, то знания о вероятности физического расположения одного объекта позволят сказать, где вероятнее всего находится другой объект. Подобный подход относится ко всем свойствам квантовой системы. Будь-то спин или энергия.
У квантовой запутанности есть ряд интересных свойств. Например, полезно помнить, что изменение состояния одной из запутанных частиц вызывает изменение состояния и другой частицы, а информация между связанными частицам передаётся на огромные расстояния с (о Боже!) сверхсветовой скоростью.
Как делается квантовое запутывание?
Теперь, наверное, самое интересное. Как получается квантовая запутанность? Ответ простой - и в естественных условиях, и в лабораторных. С лабораторными всё довольно сложно.
Суть создания запутанности строится на понимании квантовой суперпозиции. Изначально частица (например, фотон) находится во всех состояниях сразу и "не знает" своих характеристик и состояния. Но состояние выберется при измерении. Если "одинаково измерять", велик шанс получения запутывания.
Суть квантового запутывания в том, чтобы получить как минимум два фотона, которые "делают выбор" вместе.
Как только один фотон свою позицию определит, второй тоже это сделает. Значит мы запутали частицы. Вероятно, достаточно просто измерять свойства одной из частиц и искать рядом ту, которая отвечает на изменение состояний.
⚠ Обязательно подписывайтесь на мой канал в ДЗЕН, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!
👉 Тут я размещаю ссылки на новые материалы, чтобы они не потерялись в ДЗЕНе
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!
✅ Подписывайтесь на телегу проекта