Сплутані квантові стани

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Квантова механіка
\Delta x\cdot\Delta p_x \geqslant \frac{\hbar}{2}
Принцип невизначеності
Вступ · Історія
Математичні основи

Сплутані квантові стани — стани квантових систем, що складаються з багатьох частинок, в яких вимірювання певної характеристики однієї з частинок призводить до обмеження на значення цих властивостей для інших частинок, незважаючи на віддаль між цими частинками.

Існування сплутаних станів — суто квантове явище, яке призводить до парадоксу Ейнштейна — Подольського — Розена (парадоксу ЕПР), і за яке квантову механіку критикували. Проте досліди з квантової телепортації, проведені на початку 21-го століття, підтверджують правильність квантовомеханічної теорії.

Теорія[ред.ред. код]

Принципи квантової механіки стверджують, що одинакові квантові частинки неможливо жодним чином розрізнити чи навіть індексувати. Ці принципи вимагають від хвильових функцій квантовомеханічних систем повної симетричності або антисиметричності щодо перестановки частинок. Крім того, в квантовій механіці справедливий принцип суперпозиції: існування станів із невизначеними характеристиками. Спільна дія цих двох принципів призводить до сплутування квантових станів.

Розглянемо систему з двох квантових часток, одна з яких має властивість M, інша властивість N. Використовуючи бра-кет нотацію можна записати стани цих двох частинок як  |M\rangle і  |N\rangle. При розгляді системи з цих двох частинок принцип нерозрізнюваності вимагає неможливості визначення того, яка саме частинка має ту чи іншу властивість. Як наслідок, можливе існування двох станів: симетричного й антисиметричного

 \psi_+ = \frac{1}{\sqrt{2}} ( |M,N\rangle + |N,M\rangle)
 \psi_- = \frac{1}{\sqrt{2}} ( |M,N\rangle - |N,M\rangle)

Такі стани називаються сплутаними. Як наслідок, при вимірюванні стану однієї з частинок експериментатор може отримати з однаковою ймовірністю або властивість M, або властивість N. Однак, вимірявши стан однієї частинки й отримавши M, спостерігач точно знатиме, що друга частинка має властивість N і навпаки. Можна уявити собі експеримент, коли дві частинки розбігаються на значну віддаль: світлові роки одна від одної. До вимірювання стан обох частинок невизначений: при вимірюванні можна отримати як властивіть M, так і властивіть N. Однак, провівши вимірювання стану однієї з частинок і отримавши певне значення, експериментатор миттєво впливає на те значення, яке можна отримати при вимірюванні іншої, дуже далекої частинки.

Така можливість миттєвого впливу на стан віддаленої частинки викликала гострі заперечення у частини фізиків, зокрема у Ейнштейна. Детальне вивчення цієї можливості, проте, показує, що передача інформації зі швидкістю більшою за швидкість світла в таких системах неможлива, тобто принцип причинності не порушується.

Дивіться також[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.