Si dos partículas cargadas están enredadas cuánticamente y hay un fuerte campo magnético alrededor de una de ellas, ¿qué sucede cuando movemos la otra?

La respuesta correcta a su pregunta es nada en absoluto.

Cuando dos partículas están enredadas cuánticamente o más precisamente entrelazadas cuánticamente, ya no hay forma de separarlas de nuevo en 2 partículas cuánticas individuales. Ahora se describen mediante una única función de onda que contiene toda la información sobre ellos.

Cualquier medición clásica sobre cualquiera de las propiedades cuánticas de una partícula colapsaría instantáneamente la función de onda que las describe conjuntamente. Este colapso significaría también una medición clásica simultánea de la misma propiedad cuántica de la segunda partícula.

Algunos ejemplos de estas propiedades cuánticas compartidas son espín, momento angular orbital y polarización de las partículas enredadas. Por ejemplo, se pueden crear 2 fotones en un estado polarizado linealmente de modo que sus polarizaciones estén enredadas cuánticamente al máximo. Esto generalmente se realiza en laboratorios enviando un solo fotón no polarizado a través de algún medio óptico no lineal.

Entonces se podría hacer una medición clásica sobre el estado de polarización de uno de los fotones haciendo que pase por un conjunto de polarizadores para realizar una medición a lo largo de una dirección vertical u horizontal. ¡Esto causaría que la polarización lineal del otro miembro del par enredado colapse instantáneamente en la misma dirección, independientemente de la distancia entre los 2 fotones, que puede ser millones de años luz!

El movimiento de una partícula cuántica cargada masiva, como un electrón, ya sea en el espacio vacío o en un campo magnético es de hecho una propiedad cuántica debido al principio de incertidumbre de Heisenberg que descarta un camino distinto para un electrón si está enredado o no. Por lo tanto, los movimientos de 2 electrones entrelazados cuánticamente máximos, creados por la desintegración de un fotón de rayos gamma de 1.3 MeV, ahora se describen mediante una función de onda conjunta. Pero el colapso de la función de onda ocurriría solo si se llevara a cabo una medición clásica de la posición de uno de los electrones enredados.

El movimiento de un electrón por sí mismo, ya sea en el espacio vacío o en un campo magnético, no constituye una medida clásica y, por lo tanto, no conduce a un colapso de la función de onda. Un electrón interactúa con un campo magnético solo a nivel cuántico. La función de onda del par seguiría evolucionando de forma lineal y unitaria, ya sea por la ecuación de onda de Schroedinger (para un par de electrones no relativista) y por la ecuación de Dirac (para un par de electrones relativista).

¡En ausencia de una medición clásica, en lo que respecta al mundo clásico, nada ha sucedido!

No pasa nada.

La posición de las dos partículas no está enredada. Incluso si el impulso es, ahora tenemos un tercer cuerpo enredado con los otros dos. No pasa nada.

Los libros de ciencia populares deben hacer un trabajo terrible al explicar el enredo, dada la cantidad de preguntas que te pueden comunicar de forma remota.

Imagine que tengo un par de zapatos combinados, pero empaco solo uno. Voy a Barbados y encuentro un zapato izquierdo. Al instante sé que el derecho está en casa. ¡No esperarías que sacudiera el que tengo para afectar al otro!

La diferencia entre esto y el enredo es sutil (y matemática). Básicamente, el problema es que las partículas no tienen propiedades hasta medidas. En este caso, mi zapato era obviamente izquierdo antes del momento en que lo empaqué, sin embargo, un zapato cuántico solo se convertiría en izquierda / derecha cuando lo mirara *.

Esta diferencia es medible en experimentos (sorprendentemente).

* técnicamente, hay interpretaciones “realistas” de QM, que luego requerirían comunicación FTL entre los “zapatos”, pero ambas son equivalentes, y la QM ortodoxa es más simple en este caso.

El hecho importante es el momento del enredo. Si enreda dos partículas en un campo magnético fuerte, este estado debería ser clásico.

Si se enreda sin campo magnético y coloca una de las partículas en un campo magnético fuerte, el enredo debería influir en ambos: el giro es un estado cuántico de un electrón dentro o fuera de un átomo.