Wird die Quantenverschränkung durch die Zeitdilatation beeinflusst? Nehmen wir an, eines der verschränkten Paare wird auf sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Wenn beide verschränkten Teilchen gleichzeitig beobachtet werden, haben sie dann den entgegengesetzten Spin?
Ein relativistischer Boost bringt eine impulsabhängige Wigner-Rotation mit sich, die die Spinrichtung um einen vom Impuls des Qubits abhängigen Winkel ändert, siehe https://arxiv.org/abs/quant-ph/0203051 . Befindet sich das Qubit zunächst nicht in einem Impuls-Eigenzustand, was praktisch immer der Fall ist, „verschränkt“ die Wigner-Rotation seine Spin- und Impuls-Freiheitsgrade. Das Ergebnis ist, dass der Spin-Zustand des Qubits, der nach Mittelung des Impulsanteils erhalten wird, eine offensichtliche „Dekohärenz“ zeigt.
In diesem Sinne ist die Antwort auf die Frage negativ: Wenn ein Qubit eines verschränkten Paares auf eine relativistische Geschwindigkeit beschleunigt wird, erzeugt eine gleichzeitige Spinmessung in einem Referenzrahmen entlang der ursprünglichen Spinpolarisationsrichtung möglicherweise nicht die erwartete Korrelation oder Anti- Korrelation.
Das Problem kann entweder durch Anpassen der gemessenen Spinrichtung(en) oder besser durch Umdefinieren des "Qubit-Spins" als Projektion der Helizität entlang einer Eigenrichtung des Boosts vermieden werden, siehe https://arxiv.org/abs/ quant-ph/0312040 . Da eine Wigner-Rotation auf eine einheitliche Transformation im gesamten Zustandsraum hinausläuft, beeinflusst eine Verstärkung eines anderen Trägheitssystems und damit die entsprechende Zeitdilatation in jedem Fall nicht die gesamte Spin-Impuls-Verschränkung.
Andererseits wirft das Boosten auf einen Nicht-Trägheitsrahmen viel ernsthaftere Probleme eines möglichen Verschränkungsverlusts durch den Unruh-Effekt auf.
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Konstantin Schwarz
Stéphane Rollandin
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Norbert Schuch