Vor der Messung eines Quantenteilchens (Photon) befindet es sich in einem Überlagerungszustand, sobald wir es beobachten (messen), stellt es sich in einen der möglichen Zustände ein (zerstörende Überlagerung). Zerstört das Messen bei verschränkten Teilchen auch die Verschränkung?
Ja: Wenn Sie eine verschränkte Eigenschaft messen, zerstören Sie immer die Verschränkung.
Ich denke, @OndřejČernotík hat diese Frage bereits gut beantwortet, aber ich denke, Ihre Frage beinhaltete die Annahme, dass die Messung und die Verschränkung über dieselbe Eigenschaft sprachen, z. B. Spinpolarisation. Und wenn ja, ist die Antwort nur ein einfaches Ja.
Überlagerung und Verschränkung sind leichte Varianten desselben Phänomens, nämlich die Fähigkeit eines Quantensystems, mehr als einen möglichen Zustand gleichzeitig zu enthalten. Bei der Überlagerung teilen sich die mehreren Zustände meistens eine einzige relativ kleine Region im xyz-Raum, wie z. B. ein Atom, während die Zustände bei der Verschränkung ziemlich groß sein können.
Hier ist ein spezifischeres Beispiel für diese Gemeinsamkeit, das zuerst von Einstein gegeben wurde: Wenn Sie eine sehr große Wellenfunktion haben und dann das Teilchen an einem entfernten Teil dieser Wellenfunktion finden, wie hoch ist dann die Wahrscheinlichkeit, dasselbe Teilchen an einem anderen großen Ort zu finden? Bereich der Wellenfunktion eine Lichtsekunde "augenblicklich" auf Null abfällt? Woher „wusste“ dieser entfernte Teil der Wellenfunktion bei einer scheinbar überlichtschnellen Geschwindigkeit, dass das Teilchen bereits gefunden worden war?
Einsteins Beispiel war nur eine andere Form der Verschränkung, nicht des erhaltenen Drehimpulses, sondern der Masse-Energie. Das Universum besteht auf der absoluten Erhaltung beider, so dass in beiden Fällen das Auffinden der Eigenschaft (Winkelimpuls oder Masse-Energie) an einem genau definierten Ort erfordert , dass diese Eigenschaft ausgeglichen oder vom Rest des Universums entfernt wird, egal wie groß die Wellenfunktion geworden ist.
Überlagerungstechnisch zeigen solche Beispiele, dass jede Quantenwellenfunktion Verschränkung enthält, auch wenn es sich „nur“ um ein glattes, einfaches Wellenpaket für den Teilchenort handelt. Es ist nur so, dass das Problem der Verschränkung nicht deutlich wird, bis Sie das Wellenpaket so groß machen, dass seine seltsamen Konflikte mit der Lichtgeschwindigkeit offensichtlich werden.
Verschränkung ist eine Frage der Perspektive. Es hängt davon ab, wie Sie ein System in Subsysteme aufteilen. Angenommen, Sie haben ein System mit zugehörigem Hilbertraum , die als Tensorprodukt zweier Faktorräume geschrieben werden kann Und mit den dazugehörigen Subsystemen Und :
Sie können aber auch eine Messung an beiden Systemen gleichzeitig durchführen, was nicht zwangsläufig zu einem reinen Zustand in den Teilsystemen führt, sondern nur zu einem reinen Zustand im Gesamtsystem. In diesem Fall kann die Verschränkung der beiden Teilsysteme erhalten bleiben.
Wenn die beiden Teilsysteme räumlich getrennt sind wie in einem Zwei-Teilchen-Aufbau, dann kann man natürlich nur lokal auf einem der Teilsysteme messen und die Verschränkung zwischen den beiden Teilchen zerstören.
Das hängt davon ab, welche Art von Messung Sie im Sinn haben. Vergessen Sie nicht, dass das, was aus einem Blickwinkel ein Messergebnis ist, oft eine Überlagerung aus einem anderen Blickwinkel ist. Es kann also noch eine Art Überlagerung erhalten bleiben.
Nehmen wir zum Beispiel eine Bell-Zustandsmessung, die ein Teilchenpaar (nicht unbedingt vor der Messung verschränkt!) auf einen der maximal verschränkten Bell-Zustände projiziert. Aber wenn Sie nur eines der Teilchen nehmen, sagen wir polarisationsverschränkte Photonen, und seine Polarisation messen, wird die Verschränkung durch die Messung zerstört.
Eine Messung durch einen Detektor liegt vor, wenn eines Ihrer verschränkten Qubits auf irgendeine Weise mit Ihrem Detektor interagiert, sodass es eine Reaktion im Detektor auslöst, die Sie messen können. Für Photonen verwenden Sie Avalanche-Fotodioden (APD).
Wenn Ihr Photon auf die APD trifft, löst es die Bewegung eines Elektrons aus, was wiederum dazu führen sollte, dass mehr Elektronen dies tun, und diese "Lawine", bis Sie einen messbaren Strom haben.
Was jedoch mit dem Photon passiert, ist, dass es auf viele wahrscheinlichkeitstheoretische Weise mit den Atomen in der APD interagiert. Auf diese Weise werden Messungen an dem verschränkten Photonenpaar nach dem APD-Treffer probabilistisch, da es keine Möglichkeit gibt, zu wissen, was mit dem ersten Photon los ist.
Vielleicht sind sie theoretisch immer noch verschränkt und haben Korrelationen zwischen all den winzigen Messungen, die die APD am ersten Photon gemacht hat, aber es wäre unmöglich zu sagen. Es ist einfacher zu glauben, dass die Verstrickung einfach verschwunden ist, unermesslich.