Definition der Quantenverschränkung [geschlossen]

Quantenverschränkung ist die Eigenschaft zweier Objekte$A,B$– genauer gesagt zwei Subsysteme – oder eine Beziehung zwischen diesen beiden Objekten, deren Größen oder Observablen nicht unabhängig voneinander sind. Es bedeutet, dass einige Mengen vorhanden sind$a_j$Und$b_k$beschreiben$A,B$, so dass die Wahrscheinlichkeitsverteilung für diese Beobachtungen nicht faktorisiert wird, wie es für "unabhängige Aussagen" erwartet wird:

$$P(a_j=\lambda_c, b_k=\mu_d) \neq P(a_j=\lambda_c) \times P(b_k=\mu_d)$$ Mit anderen Worten, es gibt mindestens eine Messung, die durchgeführt werden kann $A$und eine Messung durchgeführt $B$so dass vorhergesagt wird, dass die Ergebnisse der zwei Messungen korrelieren.

In der Quantenmechanik ergibt sich ein solcher Zustand (Situation der beiden Objekte) fast immer aus der Wechselwirkung der Systeme$A,B$in der Vergangenheit – als sie in Kontakt oder nahe genug waren, um sich gegenseitig zu beeinflussen – und die mathematische Beschreibung des reinen (maximal bekannten) Zustands von$A,B$in der Quantenmechanik ist in Bezug auf Superpositionen:

$$|\psi\rangle = \sum_{m=1}^N c_m |\alpha_m\rangle \otimes |\beta_m\rangle$$ Wann immer zumindest $N\geq 2$Begriffe auf der rechten Seite werden benötigt, um den Zustand auszudrücken $|\psi\rangle$, sagen wir, dass dieser Zustand $|\psi\rangle$ist verstrickt. Wie gesagt, es ist fast immer der Fall, wenn die beiden Objekte in der Vergangenheit interagiert haben, aber bisher nicht getrennt beobachtet wurden.

Quantenverschränkung ist nichts anderes als die Korrelation der beiden Objekte$A,B$im "Quantenregime", dh wenn die Beschreibung durch Zustandsvektoren benötigt wird, weil die Quantenkohärenz (Information über die relativen Phasen der Wahrscheinlichkeitsamplituden) erhalten bleibt.

So kann man vielleicht sagen, dass die Quantenverschränkung ein besonderes Merkmal der "Organisation von Information" ist, obwohl die Definition der Verschränkung in keiner Weise durch die Worte "Organisation von Information" gegeben ist. Während „Organisation von Informationen“ zumindest teilweise korrekt ist, ist der Ausdruck „zufälliger Datenaustausch“ in keiner Weise für die Quantenverschränkung angemessen.

Die Verschränkung ist eine Korrelation, die sich aus einigen Interaktionen in der Vergangenheit ergab und keinen Austausch in der Gegenwart impliziert. Die Korrelationen zwischen den beiden Messungen sind Folgen der Verschränkung, die eine Folge des Kontakts in der Vergangenheit ist; die korrelationen sind derzeit keine folge eines informationsaustausches .

Quantenverschränkung ist ein physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn Paare oder Gruppen von Teilchen so erzeugt werden oder interagieren, dass der Quantenzustand jedes Teilchens nicht unabhängig beschrieben werden kann – stattdessen muss ein Quantenzustand für das System als Ganzes beschrieben werden.

Messungen von physikalischen Eigenschaften wie Position, Impuls, Spin, Polarisation usw., die an verschränkten Teilchen durchgeführt werden, haben sich als geeignet korreliert herausgestellt. Wenn zum Beispiel ein Teilchenpaar so erzeugt wird, dass ihr Gesamtspin bekanntermaßen Null ist, und ein Teilchen einen Spin im Uhrzeigersinn auf einer bestimmten Achse hat, dann wird der Spin des anderen Teilchens auf derselben gemessen Achse, entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es aufgrund ihrer Verschränkung zu erwarten ist. Dieses Verhalten führt jedoch zu paradoxen Effekten: Jede Messung einer Eigenschaft eines Teilchens kann als Wirkung auf dieses Teilchen angesehen werden (z. B. durch Kollabieren einer Reihe von überlagerten Zuständen) und wird die ursprüngliche Quanteneigenschaft um einen unbekannten Betrag verändern; und im Fall verschränkter Teilchen wird eine solche Messung am verschränkten System als Ganzes durchgeführt.