Verschränkung wird nur deshalb als "aktiver Link" dargestellt, weil die meisten Menschen - einschließlich Autoren populärer (und manchmal sogar unbeliebter, mit den Worten von Sidney Coleman) Bücher und Artikel - die Quantenmechanik nicht verstehen. Und sie verstehen die Quantenmechanik nicht, weil sie nicht glauben wollen, dass sie grundsätzlich korrekt ist: Sie wollen sich immer vorstellen, dass unter all den Beobachtungen eine klassische Physik steckt. Aber es gibt keine.

Sie haben absolut Recht, dass an der Verbindung zwischen den verschränkten Partikeln nichts aktiv ist. Verschränkung ist nur eine Korrelation - eine, die möglicherweise alle Kombinationen von Größen beeinflussen kann (die als Operatoren ausgedrückt werden, sodass der Raum für die Größe und Art der Korrelationen größer ist als in der klassischen Physik). In allen Fällen in der realen Welt hat die Korrelation zwischen den Partikeln jedoch ihren gemeinsamen Ursprung - eine gewisse Nähe, die in der Vergangenheit bestand.

Menschen sagen oft, dass es etwas "Aktives" gibt, weil sie sich das vorstellen Es gibt einen realen Prozess, der als "Zusammenbruch der Wellenfunktion" bekannt ist. Die Messung eines Teilchens im Paar "bewirkt" einen Zusammenbruch der Wellenfunktion, was "aktiv" auch das andere Teilchen beeinflusst. Der erste Beobachter, der das erste Teilchen misst, schafft es auch, das andere Teilchen zu "kollabieren".

Dieses Bild ist natürlich fehlerhaft. Die Wellenfunktion ist keine echte Welle. Es handelt sich lediglich um eine Sammlung von Zahlen, deren einzige Fähigkeit darin besteht, die Wahrscheinlichkeit eines Phänomens vorherzusagen, das zu einem späteren Zeitpunkt auftreten kann. Die Wellenfunktion merkt sich alle Korrelationen - denn für jede Kombination von Messungen der verschränkten Teilchen sagt die Quantenmechanik eine gewisse Wahrscheinlichkeit voraus. Aber all diese Wahrscheinlichkeiten existieren auch einen Moment vor der Messung. Wenn Dinge gemessen werden, wird eines der Ergebnisse nur realisiert. Um unsere Überlegungen zu vereinfachen, vergessen wir möglicherweise die Möglichkeiten, die nicht mehr bestehen, da wir bereits wissen, was mit dem ersten Teilchen passiert ist. Dieser Schritt, bei dem die ursprünglichen Gesamtwahrscheinlichkeiten für das zweite Teilchen durch die bedingten Wahrscheinlichkeiten ersetzt wurden, die das bekannte Ergebnis des ersten Teilchens berücksichtigen, ist nur eine Änderung unseres Wissens - kein entfernter Einfluss eines Teilchens auf das andere . Keine Information kann jemals schneller als Licht mit verschränkten Partikeln beantwortet werden. Die Quantenfeldtheorie macht es einfach zu beweisen, dass sich die Informationen nicht über raumartige Abstände ausbreiten können - schneller als Licht. Eine wichtige Tatsache in dieser Argumentation ist, dass die Ergebnisse der korrelierten Messungen immer noch zufällig sind - wir können das andere Teilchen nicht zwingen, "nach oben" oder "nach unten" gemessen zu werden (und Informationen auf diese Weise zu übertragen), weil wir nicht Ich habe diese Kontrolle nicht einmal über unser eigenes Partikel (nicht einmal im Prinzip: Es gibt keine versteckten Variablen, das Ergebnis ist gemäß den vom QM vorhergesagten Wahrscheinlichkeiten wirklich zufällig).

Ich empfehle spät Sidney Colemans ausgezeichneter Vortrag Quantenmechanik in Ihrem Gesicht, der diese und andere konzeptionelle Fragen der Quantenmechanik und die Frage diskutierte, warum die Leute immer wieder dumme Dinge darüber sagen:

http: // motls .blogspot.com / 2010/11 / sidney-coleman-quantum -mechanik-in.html

Ich möchte die Antwort von @ Luboš Motl vervollständigen, der ich zustimme. Mein Punkt ist, warum die Leute diesen Fehler einer aktiven Verbindung weiterhin machen. Dieser Fehler hängt mit einer der interessantesten Eigenschaften der Quantenmechanik zusammen, dem Bellschen Theorem. Man kann argumentieren, dass jede physikalische Theorie eine versteckte Variable -Theorie ist, wobei die versteckte Variable die Beschreibung des Zustands eines Objekts ist, wie er vom Theoretiker geschrieben wurde, der es beschreibt. Für die Quantentheorie ist die Wellenfunktion des Objekts die versteckte Variable .

Der Satz von Bell besagt, dass die Vorhersage der Quantentheorie durch keine lokale Theorie versteckter Variablen beschrieben werden kann. Genauer gesagt können Sie für jeden verschränkten Zustand eine Reihe von Messungen mit Statistiken finden, die jeder lokalen Theorie versteckter Variablen widersprechen. Die drei möglichen Erklärungen sind:

1. Die Natur ist nicht lokal: Ihre physische Beschreibung ist ein reales physisches Objekt, und es besteht eine aktive nicht lokale Verbindung zwischen den beiden verschränkten Teilchen.
2. Natur ist nicht realistisch: Ihr physischer Zustand ist nur eine Annäherung und hat keine wirkliche Bedeutung.
3. Natur ist kein Quantum.
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(1) ist viel einfacher zu erklären und erscheint oft in der Populärwissenschaft, hauptsächlich weil (2) viel schwieriger zu erklären und zu akzeptieren ist. Ich denke jedoch, dass die meisten Forscher, die mit Verschränkungen arbeiten, Erklärungen bevorzugen (2). Einsteins Intuition war 3 (vor dem Satz von Bell), weil er (1) und (2) nicht akzeptieren konnte.

Interessanterweise befasste sich Einstein 1936 Originalarbeit über das EPR-Paradoxon mit einem Fall, in dem Sie leicht eine lokale Theorie versteckter Variablen finden können. Der Staat beschrieb es als einen Zwei-Moden-Quetschzustand. Seine Wigner-Funktion ist positiv und kann daher als klassische Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Quadraturmessungen (Position und Impuls) interpretiert werden, die einzige, die im EPR-Artikel diskutiert wird. Eine solche klassische Analyse der Verschränkung kann theoretisch sehr nützlich sein und in einigen Fällen die Intuition unterstützen, ohne dass eine gruselige Aktion in der Ferne erforderlich ist. Wie Bell jedoch zeigt, kann eine solche Theorie der lokalen versteckten Variablen nicht generisch genug sein, um alle Quantenmechaniken zu erfassen.

Nur ein schönes Analogon Prof. Jürgen Audretsch sagte mir einmal:

Stellen Sie sich zu Hause vor, Sie ziehen einen Handschuh in Ihren Mantel, ohne hinzusehen (und bemerken, dass es nur einer der beiden ist). Nach dem Verlassen des Zuges bemerken Sie, dass es kalt ist und ziehen diesen einzelnen Handschuh heraus. In diesem Moment wissen Sie, dass es entweder der linke oder der rechte Handschuh ist, und Sie wissen daher, welcher zu Hause bleibt. Durch Ihre "Messung" wurden jedoch keine Informationen übertragen. Natürlich ist dies in der Quantenmechanik aufgrund der nicht vollständig messbaren Wellenfunktion komplizierter, aber dies ist die Grundidee.

Tatsächlich ist Ihre Ansicht der "offiziellen" ziemlich nahe. Verschränkung tritt nur auf, weil beide Teilchen mit einer Wellenfunktion beschrieben werden; Die Magie ist in unserer klassischen Gewohnheit zu denken, dass separate Objekte mit separaten "Koordinaten" beschrieben werden.

Es ist für mich nicht offensichtlich, warum Quantenverschränkung als aktiver Link betrachtet wird.

Lassen Sie uns eine bestimmte Variante des EPR-Paradoxons durchgehen. Sie wissen das wahrscheinlich bereits, aber ich weiß nicht, wie ich das Problem anders erklären soll:

Stellen Sie sich eine Quelle vor, die verwickelte Photonenpaare erzeugt, die in z-Richtung mit dem Netto-Spin 0 polarisiert sind, und zwei Physiker Alice und Bob macht Messungen.

Alice misst immer die Spin-Komponente ihres Photons in x-Richtung, während Bob die Spin-Komponente seines Photons entweder in x- oder y-Richtung messen kann.

Nehmen wir an, dass die Quelle, Alice und Bob relativ zum Laborrahmen in Ruhe sind, aber Bob ist näher an der Quelle und führt zuerst seine Messung durch. Wenn Bob eine Messung in y-Richtung durchführt, sind die Messungen von Alice nicht korreliert. Wenn Bob eine Messung in x-Richtung durchführt (korrigiert), werden die Ergebnisse korreliert: Alice misst immer den entgegengesetzten Spin.

Dies ist paradox, wenn Sie annehmen, dass der Wellenfunktionskollaps real und lokal ist, jedoch passiert (Magie, Dekohärenz, stochastische Wechselwirkungen oder was auch immer Ihr Boot sonst schwimmt).

Irgendwie Bobs Photon muss seinem Partner sagen, dass er tun kann, was er will, wenn die Messung in y-Richtung durchgeführt wurde, aber ihn zwingen muss, das Richtige zu tun, wenn die Messung in x-Richtung durchgeführt wurde. Diese Informationen müssen sich schneller als Licht ausbreiten, damit sie verfügbar sind, bevor Alice ihre Messung durchführt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, aus dieser Situation herauszukommen, und ich werde drei davon auflisten:

Erstens können Sie davon ausgehen, dass es nie zu einem Zusammenbruch gekommen ist, dass es sich nur um statistische Korrelationen handelt und das Paradoxon das Ergebnis der Anwendung der klassischen Intuition auf Quantensysteme ist.

Zweitens können Sie davon ausgehen, dass die gruselige Aktion in einiger Entfernung zeitsymmetrisch ist, dh, sowohl Alice 'als auch Bobs Messung senden Informationen langsamer als Licht, aber zeitlich rückwärts, bis sie das Ereignis erreichen, das die Verschränkung erzeugt hat sendet wiederum Informationen rechtzeitig weiter. Die Photonen werden immer gewusst haben, mit welchem ​​Spin sie enden müssen. Die Pseudozeit, die ich in meiner Erklärung verwendet habe, ist nur ein didaktisches Werkzeug: Der physikalische Prozess ist eine zeitliche Interferenz über die Raumzeit.

Drittens können Sie akzeptieren, dass es tatsächlich Wechselwirkungen gibt, die schneller als Licht sind kann jedoch nicht zur Übertragung von Informationen verwendet werden - es handelt sich um einen internen Buchhaltungsmechanismus, der das Universum synchron hält. Dasselbe passiert in der Quantenfeldtheorie, die explizit ist, wenn Sie das virtuelle Teilchenbild verwenden, aber auch ohne dieses gibt es Korrelationen zwischen Feldanregungen über die raumartige Trennung.

Ich denke, dass das beste Bild, um diese Korrelation zu verstehen, die Interpretation vieler Welten ist:

Ein Singulett zerfällt in einem gekoppelten Paar von Teilchen überlagert $ | + ⟩_A | -⟩_B + | - ⟩_A | + ⟩_B $, also sieht Beobachter A eine einfache Überlagerung von $ | +⟩ + | -⟩ $ (die eine Teilspur der globalen Dichtematrix ist) und B.

In Bei der Interpretation der vielen Welten wird Beobachter A in einen $ + $ und einen $ - $ Beobachter aufgeteilt (und Beobachter B auch). Wo wird sich nun der Korrelationseffekt manifestieren?

Der Kopplungseffekt wird hervorgerufen, wenn Beobachter A und Beobachter B sich mit subluminaler Geschwindigkeit zusammenschließen, um Notizen ihrer Messungen zu vergleichen: (Denken Sie daran, dass nach vielen Welten Wir haben zwei Beobachter A und zwei Beobachter B).

Beobachter A + kann aufgrund der Drehimpulserhaltung nicht mit Beobachter B + interagieren (andernfalls stimmen beide darin überein, dass der Drehimpuls nicht erhalten wurde). Ebenso ist es Beobachter A- aus demselben Grund nicht gestattet, mit Beobachter B- zu interagieren.

Die verbleibenden Interaktionen zwischen Beobachtern sind also:

• A + interagiert mit B. -

• A- interagiert mit B +

, sodass der Endzustand eine Überlagerung von $ | + ⟩_A | - ist. ⟩_B $ und $ | -⟩_A | + ⟩_B $, was als 'Korrelation zwischen Fernbeobachtungen' interpretiert wird.

Es ist nicht wirklich klar, dass die Fälle 1, 2 und 3 vollständig sind. Diskussionen über dieses Phänomen verwenden viele Begriffe, die nicht genau definiert sind. Zum Beispiel "Partikel" und "System". Wenn es eine Verschränkung gibt, gibt es ein kombiniertes System, und es ist irreführend, dieses eine kombinierte System "zwei Teilchen" zu nennen.

Der Kommentar zu Realismus und Approximation ist ebenfalls ungenau: Alle Positionen und Daten in der klassischen Physik sind ebenfalls ungefähr, dies hat nichts mit dem Unterschied zwischen Klassik und Quanten oder dem Unterschied zwischen einem Hamilton-System zu tun, dessen Zustände Punkte sind gegeben durch Impuls- und Positionskoordinaten und unter Verwendung eines Hamiltonschen Systems, dessen Punkte Strahlen in einem Hilbert-Raum sind.

Der Kommentar über Verschränkungen, die nur aus der Nähe in der Vergangenheit stammen, ist ungenau und beweist nichts, wenn der Große Bang ist wahr, dann hindert nichts daran, dass jeder Teil des Universums verwickelt wird, und es ist wahrscheinlich verwickelt, aber auf eine Weise, die keine praktische Bedeutung hat.

Die Kommentare der Leute hier berühren die wichtige Frage, ob die Welle Funktion ist objektiv oder subjektiv. Die Ansicht, dass Wahrscheinlichkeiten unser Wissen darstellen, wird als "Bayes'sche 'Ansicht bezeichnet. Es ist die Bayes'sche oder subjektive Interpretation der Wahrscheinlichkeit, im Gegensatz zur' objektiven Ansicht ', die einige Probleme aufweist. Aber die Bayes'sche Sichtweise hat auch Probleme, da Sie die Quantenmechanik mit dem Bewusstsein verbinden, anstatt mit Materialmessgeräten wie Geigerzählern und Blasenkammern.

Eine andere Antwort auf Ihre Frage lautet also: people preferto Sprechen Sie über eine aktive Verbindung, weil sie die subjektive Interpretation der Wahrscheinlichkeit und der Wellenfunktion nicht akzeptieren können. Es gibt viele aktuelle Forschungsergebnisse, die die Quantenmessung als einen tatsächlichen physikalischen Prozess untersuchen, der thermodynamische Grenzen instabiler negativer Temperatursysteme (Blasenkammern usw.) beinhaltet.

Anders ausgedrückt:

1. Alternative 1 geht implizit davon aus, dass es im kombinierten System 'zwei Teilchen' gibt, aber dies ist wahrscheinlich ein Irrtum: Die Quantenmechanik erkennt keine genaue Vorstellung von Teilchen. Wie bei den thermodynamischen Grenzen ist der Begriff "Partikel" eine nützliche Annäherung innerhalb eines bestimmten Bereichs von Aufbauten und verliert an Gültigkeit und führt zu Paradoxien, wenn Sie versuchen, ihn außerhalb der Grenzen seiner Gültigkeit zu verwenden.

2. Alternative 2 geht implizit davon aus, dass etwas wie die Wellenfunktion, wenn es nur annähernd gemessen werden kann, nicht „physisch“ ist, aber dies ist übermäßig simpel und beunruhigt die Menschen aufgrund der scheinbaren Notwendigkeit, den subjektiven Bayes'schen Punkt von zu ziehen Ansicht.

3. Alternative 3 ist zumindest so offen, dass man daran nichts auszusetzen hat, aber es gibt auch keine Spur experimenteller Beweise dafür. Die einzigen Probleme mit QM sind logisch und nicht experimentell.

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Wenn man daher die impliziten Annahmen in Frage stellt, die über die unachtsame Verwendung von Konzepten wie "Partikel", "System", und 'Wahrscheinlichkeit' gibt es viel mehr Alternativen und die endgültige Antwort ist nicht in.

Versuchen wir, durch Sockenphysik zu verstehen. Angenommen, Sie haben zwei Socken, die den Gesetzen der klassischen Physik entsprechen und unterschiedliche Farben haben. Jetzt nehmen Sie eine davon, ohne es zu wissen, und lassen eine davon zu Hause, ohne zu wissen, welche Sie genommen haben. Wenn Sie dann auf einem anderen Planeten waren, entscheiden Sie sich zu schauen. Sie finden es grün und können daraus schließen, dass die andere Socke blau sein muss. Warum? Weil es klassische Physik ist. Sie wissen, dass sich die klassische Physik, die Objekten folgt, durch die Erfahrung der klassischen Physik so verhält.

Nehmen wir nun an, es gab zwei verwickelte Socken, die den Gesetzen der Quantenphysik gehorchten. Sie haben einen gemessen und konnten aufgrund seiner Verstrickung auf den anderen schließen. Warum ? Weil sie Quantengesetzen gehorchen. Quantengesetze sind seltsam, aber sie sagen Ihnen, welches Ergebnis eingetreten ist. Die ganze Scheiße der Informationsübertragung wird kommen, wenn Sie versuchen, Quantengesetze durch ein klassisches Bild zu verstehen. In Quantengesetzen haben Sie auch Informationsübertragung. Es stellt sich heraus, dass Sie es hier nicht brauchen.

Und der Rest wird von Lubos Motls Antwort verstanden. Warum die Wellenfunktion keine echte Welle ist und sich daher in einigen Fällen schneller als Licht ausbreiten kann und in anderen Fällen nicht. Ihre realen Teilchen können sich nicht schneller als Licht fortbewegen, und die Wellenfunktionsentwicklung wird sich automatisch an die gegebenen Einschränkungen anpassen, in QFT nicht in der nicht relativistischen Quantenmechanik.

Es wird jedes Mal angegeben, dass die Messung eines Partikels das andere beeinflusst

Ja, das ist richtig. Wenn eines der Partikel gemessen wird, sichert dies den Zustand dieses Partikels und seines Partners.

Die Verschränkungsmessung wirkt sich auf beide Partikel so aus, dass ihre Zustände identisch, wenn auch unbekannt

Dies ist nicht korrekt. Die Partikel werden vor der Messung verwickelt. Die Messung macht den Zustand eines Partikels bekannt. Nach der Messung stellen wir fest, dass nicht nur der Zustand des Partikels definiert ist, sondern auch seine Partner. Es gibt keine Möglichkeit, einen von ihnen zu messen, ohne den anderen zu beeinflussen. Die Zustände nach der Messung sind nicht unbedingt identisch. Die Messung verwickelter Partikel liefert zufällige Ergebnisse, die nicht mit den Erwartungen an ihr Verhalten korrelieren.

magische sofortige Modifikation entfernter verschränkter Partikel

Das verwickelte Partikel wird nicht sofort modifiziert. Nach der Messung befindet es sich in einem der möglichen Zustände.

Quantenverschränkung wird als aktive Verbindung angesehen, da der Zustand beider Teilchen definiert wird, wenn nur eines gemessen wird.

Welche Probleme sind mit dieser Ansicht verbunden?

Es "scheint", dass das Berühren eines Partikels das andere berührt, ohne es zu berühren!