Quantenverschränkung und Urknall

Ein Teilchen kann nur mit genau einem anderen Teilchen maximal verschränkt sein.

Wenn es hilft, können Sie sich vorstellen, maximal verschränkt zu sein, als eine perfekte Beziehung zwischen zwei Teilchen zu haben, anstatt dass jedes Teilchen im geringsten eine perfekte Eigenschaft hat.

Wenn Sie einen perfekten Spin-up (in eine bestimmte Richtung) hätten, könnten Sie offensichtlich eine Korrelation (in dieser Richtung) mit allem und jedem in dem Maße haben, in dem das andere Teilchen eine Wahrscheinlichkeit hat, Spin-up in diese Richtung abzugeben. Aber das ist zu 100% nicht das, was Verstrickung ist. Verschränkung hat die Korrelation, anstatt dass die beiden Dinge ihre eigenen Eigenschaften haben.

Wenn Sie maximal verstrickt sind, ergibt jede Messung jedes Ergebnis gleich wahrscheinlich, sodass Messungen nichts darüber aussagen, was Sie waren, sie erzwingen nur eine bestimmte Aktualisierung der Beziehung zwischen den beiden Teilchen, und sobald diese Aktualisierung verwirklicht ist, sind sie nicht verschränkt mehr.

Eine Verstrickung ist also eine Fähigkeit, eine Beziehung entlang einer noch zu bestimmenden Basis zu verwirklichen (man kann in viele verschiedene Richtungen messen). Die Messung bewirkt, dass die Beziehung entlang der gemessenen Richtungen erscheint, also ist die gewünschte Verschränkung.

Und Sie können mit vielen Partikeln teilweise verschränkt sein, aber wenn Sie gemessen werden, wird Ihre Verschränkung mit allem anderen realisiert und dann weg (und Sie werden maximal mit dem Messgerät verschränkt, weil Messungen tatsächlich neue maximale Verschränkung erzeugen).

Lassen$|\Omega\rangle$der Quantenzustand sein, der das gesamte Universum beschreibt. Sicherlich macht es keinen Sinn, von der Verstrickung zu sprechen$|\Omega\rangle$mit etwas anderem, da$|\Omega\rangle$beschreibt alles. Wir können jedoch die Verschränkung der Ränder sinnvoll diskutieren$|\Omega\rangle$:

$$\begin{equation} \rho_a=\text{Tr}_{a'}\left(|\Omega\rangle\langle\Omega| \right) \end{equation}$$ Und
$$\begin{equation} \rho_b=\text{Tr}_{b'}\left(|\Omega\rangle\langle\Omega| \right) \end{equation}$$ Hier habe ich diese beiden Ränder definiert, indem ich einen Teil des Zustandsraums nachgezeichnet habe (dh einen Teil des Universums ignoriert habe). Deshalb, $\rho_a$Und $\rho_b$sind Teilsysteme von $|\Omega\rangle$: dh sie können einen "kleineren" Teil des Universums beschreiben. Nun kann die Notation der zweiteiligen Verschränkung verwendet werden, um die Verschränkung und/oder Trennbarkeit von zu diskutieren $\rho_a$Und $\rho_b$.

Um Ihre Frage also kurz zu beantworten: Einige Materie ist zwar mit anderer Materie verschränkt, aber im Allgemeinen ist nicht alles verschränkt. Dies kann experimentell verifiziert werden .

Ich glaube tatsächlich, dass sie es sein können, und nicht nur das, sondern ich halte es für sehr wahrscheinlich, dass alle Teilchen im Universum vor, während und nach dem Urknall verschränkt waren. Das Problem wäre, diese Verschränkung in Experimenten zu überprüfen, da ich keine Möglichkeit sehe, abzuleiten, mit welchem ​​​​Teilchen ein bestimmtes Teilchen verschränkt wäre.

Die Verschränkung wurde im Labor nachgewiesen, kann aber nur mit einem hohen Maß an Quantenkohärenz durchgeführt werden, das in der Natur leider fehlt. Wenn Sie beobachten würden, dass ein Teilchen in der Natur spontan die Richtung seines Spins ändert, könnten Sie es auf Verschränkung oder auf seine Wechselwirkung mit anderen Teilchen in seiner Umgebung zurückführen. Ansonsten kann ich nicht verstehen, warum diese Vorstellung von Verschränkung am Anfang nicht möglich wäre, wenn nicht sogar ziemlich wahrscheinlich.