Ist es möglich, mehr als zwei Teilchen auf Quantenebene zu verschränken?

Ich weiß also, dass zwei Teilchen auf Quanten-Weise verschränkt sein können, aber ist es möglich, dass mehr als zwei Teilchen auf Quanten-Weise verschränkt sind? Die meisten Beschreibungen sehen Zwei-Teilchen-Fälle vor, also frage ich mich. (Es ist schwer, sich drei Teilchen vorzustellen, die in Spin verwickelt sind, oder so.)

Die Natur hat keine Probleme. Denken Sie an Kristalle.
Bisher scheint keine Antwort auf das bekannte Phänomen der Monogamie der Verstrickung einzugehen. Wenn A stark mit B verschränkt ist, kann es nicht stark mit C verschränkt sein. Insbesondere wenn A maximal mit B verschränkt ist, kann es nicht mit C verschränkt werden. Das heißt, es ist einfach, Zustände zu konstruieren, in denen alle Bipartitionen verschränkt sind.

Antworten (3)

Ja, Sie können so viele verschränkte Teilchen haben, wie Sie wollen. Es mag ziemlich umständlich sein, dies zu erreichen, aber es ist im Prinzip machbar. Mehrteilige verschränkte Zustände sind eigentlich das Herzstück einer speziellen Art von Quantencomputern, die als messungsbasierte Quantencomputer bezeichnet werden. Hier geht man von einem großen verschränkten Zustand vieler Parteien aus (üblicherweise als Cluster-Zustand bezeichnet) und erreicht durch Durchführen bestimmter Messungen an bestimmten Parteien des Zustands den erforderlichen Zustand des restlichen Systems. Am besten mal googeln, es gibt sehr viel Literatur zu diesem Thema.

Die vielteiligen verschränkten Zustände haben jedoch große Nachteile - wie gesagt, sie sind nicht immer einfach zu präparieren, und zweitens wird es schnell schwierig, ihre Verschränkung einzuordnen. Lassen Sie mich dies an einem System aus zwei und drei Qubits veranschaulichen.

Mit zwei Qubits lässt sich leicht entscheiden, ob ein gegebenes System verschränkt ist oder nicht – die Positivität der Teilspur ist eine notwendige und hinreichende Bedingung für die Trennbarkeit. Aber mit drei Qubits (nennen wir sie mit A, B und C) wird es etwas chaotisch. Sie können drei Bipartitionen des gesamten Systems betrachten, A|BC, B|CA, C|AB, und sich ihre Trennbarkeitseigenschaften ansehen. Nun kann es vorkommen, dass der Zustand in Bezug auf die A|BC-Partitionierung trennbar ist, aber nicht in Bezug auf die C|AB-Partitionierung. (Ich bin mir da nicht ganz sicher, aber so funktioniert es bei Gaußschen Zuständen mit kontinuierlicher Variabler). Möglicherweise stellen Sie sogar fest, dass alle drei Teilspuren positiv sind, aber Sie werden keinen trennbaren Zustand aller drei Systeme finden können (solche Zustände werden als gebunden verschränkt bezeichnet). Im Prinzip können Sie Zustände haben, die vollständig untrennbar sind,

Und jetzt stellen Sie sich vor, Sie gehen zu vier Qubits. Jetzt können Sie das System in 2+2 oder 1+3 Subsysteme aufteilen und die Möglichkeiten wachsen. So wird es fast unmöglich, die Verschränkung des gegebenen Zustands zu klassifizieren. Und die Quantifizierung der Verschränkung solch komplexer Systeme ist sogar noch problematischer.

Ondrej Crnotik Es besteht auch die Möglichkeit, dass das gesamte Universum in einem verschränkten Quantenzustand erschaffen wurde.
Hier herrscht einige Verwirrung. Gebundene verschränkte Zustände existieren auch für bipartite Systeme. Die Gesamtdimension des Hilbert-Raums muss jedoch größer als 6 sein.

Ja, und der höchste Rekord sind 3000 quantenverschränkte Teilchen https://www.livescience.com/50280-record-3000-atoms-entangled.html

Ich möchte diese Antwort hinzufügen, da auf die obige Frage als Duplikat für eine neuere hingewiesen wird. Meine Antwort ist, wie ich oben in einem Kommentar gesagt habe, dass alle quantenmechanischen Zustände verschränkt sind, und da im theoretischen Prinzip eine einzige Wellenfunktion das Universum beschreiben kann, sollte die Antwort auf den Titel automatisch ja lauten.

Beim Lesen dieser Antworten wird mir klar, dass der allgemeine Physiker und der auf Quantencomputer ausgerichtete Physiker eine unterschiedliche physikalische Definition für Verschränkung geben. Sie bedeuten bei Quantencomputern, wenn man im Labor eine Probe so steuern könnte, dass die gewünschten Quantenzahlen verschränkt werden, quasi „ die Verschränkung kennen “ durch Konstruktion. Auf diese Weise wird die Frage beantwortet und akzeptiert, also nehme ich an, dass die Frage von einem Quantencomputer-Framework stammt.

In einer allgemeinen Definition des Wortes Verschränkung im Webster -Wörterbuch

a: zusammen wickeln oder verdrehen: INTERWEAVE

dies kommt der mathematischen Bedingung am nächsten.

Verschränken , wie es in der Physik verwendet wird, sollte neue Einträge haben.

Alle Variablen in einer quantenmechanischen Funktion sind verschränkt, dh der Wert der einen hängt durch die Differentialgleichungen vom Wert der anderen ab und entspricht der obigen Wörterbuchdefinition. Für Quantencomputing sollte ein neuer Eintrag erfolgen.

Ich widerspreche stark. In der Physik hat das Wort Verschränkung eine genaue Bedeutung, nämlich die „Informationstheorie“, auf die in anderen Antworten angespielt wird. Wenn andere Zweige der Physik mit dieser Bedeutung nicht vertraut sind, sollten Sie nicht versuchen, dieses Wort durch die allgemeine englische Bedeutung zu ersetzen. Die Energie ist eine sehr präzise Sache, die in Joule gemessen wird, auch wenn mein Fachgebiet nicht die Thermodynamik ist. In der chinesischen Medizin (und im Alltag) ist Energie etwas anderes (wir „fühlen uns energetisiert“). Beachten Sie, dass das Wort Verschränkung von Schrödinger so gewählt wurde, dass es genau das bedeutet, was in anderen Antworten gemeint ist.
@lcv deswegen bitte ich um einen neuen eintrag zur bedeutung des wortes. Auch im Alltag gibt es oft mehr Möglichkeiten. Wie sehr, wenn das Wort in mathematisch prägnanter Weise im Quantencomputing verwendet wird. Vergessen Sie nicht, dass dies eine Seite für allgemeine physikalische Fragen ist, alle Arten von Physik, nicht nur Quantencomputing. . Warum würden Sie einer separaten Definition für Quantencomputing widersprechen? Im Prinzip ist alles "quantenhaft" verschränkt. Die Verschränkung genau zu kennen, ist ein Schritt weiter in der quantenmechanischen Beschreibung.
Zunächst geht es nicht um Quantencomputing. Wie gesagt, das Wort Verschränkung (oder eher die deutsche Verschränkung) wurde 1935 von Schrödinger verwendet, um zu bezeichnen, was wir heute meinen. Möchten Sie, dass das Wort „Energie“ in der Thermodynamik und in der Strömungsdynamik eine andere Bedeutung hat? Natürlich hatte das Wort Energie im Englischen (und in jeder Sprache) lange vor Carnot, Joule und so weiter eine Bedeutung. Aber jetzt verwenden wir es in der Physik mit einer ganz bestimmten Bedeutung.
@lcv "Physik verwenden wir mit einer ganz bestimmten Bedeutung" kannst du mir einen Link für diese ganz bestimmte Bedeutung geben? Die Antwort von Pankajdoharey, die 3 Updvotes erhalten hat, veranschaulicht, was ich als Unterschied zwischen Physikern meine: "Ja, und der höchste Rekord sind 3000 quantenverschränkte Teilchen". Wenn ein Kristall ~ hat 10 23
Ein Quantenzustand heißt verschränkt, wenn er nicht als trennbarer Zustand, also in Form, geschrieben werden kann ρ = ∑ J P J ρ J A ⊗ ρ J B . Wenn es mehr als eine Nicht-Null gibt P J ein solcher Zustand wird auch als klassisch korreliert bezeichnet, weil jeder (zweigeteilte) klassische Zustand auf diese Weise geschrieben werden kann. Siehe en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement . In Bezug auf Kristalle: Können Sie (experimentell) beweisen, dass jede Bipartition verschränkt ist? Um die Wahrheit zu sagen, gibt es einige Ergebnisse in diese Richtung, aber das ist eine andere Geschichte.
@lcv Nun, Kristallzustände sind durch diese Definition verstrickt. Die Quantenmechanik ist eine Theorie. Wenn die QM-Theorie experimentell nicht funktionieren würde, Wellenfunktionen und alles, gäbe es keine Kristalle. Die Existenz von Kristallen an sich ist eine experimentelle Tatsache (Röntgenstrahlen usw.)
Ich glaube nicht, dass Sie einfach beweisen können, was Sie gerade gesagt haben. Vielleicht spielen Sie darauf an, dass die Wellenfunktion für ein System fermionischer, nicht unterscheidbarer Teilchen unter Teilchenaustausch antisymmetrisch sein muss. Es wurde lange diskutiert, ob diese Form der „Verschränkung“ beobachtbar war. Aber das ist noch eine andere Geschichte. Beachten Sie, dass Ihre Definition (im letzten Absatz Ihrer Antwort) exquisit Ihre ist und auch für die klassische Welt funktionieren würde. Ich würde gerne per Chat diskutieren, wenn Sie mehr wissen möchten
@lcv lass uns damit aufhören, da es offensichtlich ist, dass wir anderer Meinung sind. Natürlich gäbe es keinen Kristall, wenn es nicht eine ihn beschreibende Wellenfunktion gäbe. Klassische Mechanik und Thermodynamik bilden keine gebundenen Zustände mit der durch Röntgenexperimente untersuchten Kristallstruktur. en.wikipedia.org/wiki/Crystal_structure . Sie sprechen von Quantenzahlmessungen und ich von quantenmechanischen Lösungen Ψ
Wir können uns über viele Dinge nicht einig sein, aber nicht über eine Definition! Die Definition von Verschränkung ist das, was sie ist, aufgrund der (harten) Arbeit von Schrödinger, Einstein, Bell und vielen anderen. Verschränkung ist ein exquisites Quantenphänomen, das kein klassisches Gegenstück hat, was Sie vorschlagen, den Eintrag von Webster als im Wesentlichen „verbunden“ zu nehmen, würde auch in der klassischen Welt funktionieren. Ihre Definition ist einfach nicht so, wie sie in der Physik verwendet wird .
Ist es möglich, mehr als zwei Teilchen auf Quantenebene zu verschränken?
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