¿Cómo se descubrió el enredo cuántico?

Haciendo matemática.

A principios de 1900, los físicos pensaban que tenían toda la física descubierta, excepto unos pocos “cabos sueltos”, resultados experimentales que la física clásica no podía explicar, como la radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico. Atar estos cabos sueltos condujo a la mecánica cuántica (y la relatividad), y las matemáticas de la mecánica cuántica predicen la existencia de enredos. No fue hasta más de cincuenta años después que el enredo se demostró por primera vez experimentalmente. La razón por la que tomó tanto tiempo no es solo que estos experimentos son difíciles de hacer, sino también porque nadie pensó que el enredo era más que una curiosidad hasta la década de 1960, cuando John Bell demostró que el enredo es realmente fundamentalmente diferente de cualquier fenómeno clásico. y que esto se puede demostrar experimentalmente.

Irónicamente, una de las personas que hizo los cálculos que predijeron el enredo fue Albert Einstein, y no lo hizo porque pensó que ese enredo era interesante, sino porque pensó que ese enredo no podía suceder y que la mecánica cuántica debe estar equivocada , o Al menos incompleto. Einstein resultó estar espectacularmente equivocado al respecto. Pero la razón por la que esto es irónico es porque fue exactamente el mismo tipo de predicción matemática que condujo a la teoría de la relatividad: la teoría del electromagnetismo predice que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia, al igual que la teoría cuántica predice la existencia de entrelazamiento. La razón por la que Einstein fue capaz de encontrar la relatividad es porque fue el primero en tomar en serio la predicción matemática de la velocidad constante de la luz. Si hubiera hecho lo mismo con el enredo, podría haber inventado la computación cuántica 50 años antes de que realmente se hiciera.

Esto tiene una larga historia, por lo que te remití a Wikipedia para leer este tema en algunos detalles, y la siguiente es la introducción sobre el tema de Wikipedia,
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico que ocurre cuando se generan o interactúan pares o grupos de partículas de tal manera que el estado cuántico de cada partícula no puede describirse independientemente de las demás, incluso cuando las partículas están separadas por una gran distancia; en cambio, un El estado cuántico debe describirse para el sistema como un todo.
Se encuentra que las mediciones de propiedades físicas tales como posición, momento, giro y polarización, realizadas en partículas enredadas, se correlacionan adecuadamente. Por ejemplo, si se genera un par de partículas de tal manera que se sabe que su giro total es cero, y se descubre que una partícula gira en sentido horario en un determinado eje, el giro de la otra partícula, medido en el mismo eje , se encontrará en sentido antihorario, como era de esperar debido a su enredo. Sin embargo, este comportamiento da lugar a efectos paradójicos: cualquier medida de una propiedad de una partícula puede verse como que actúa sobre esa partícula (por ejemplo, al colapsar varios estados superpuestos) y cambiará la propiedad cuántica original en una cantidad desconocida; y en el caso de partículas enredadas, dicha medición se realizará en el sistema enredado en su conjunto. Por lo tanto, parece que una partícula de un par entrelazado “sabe” qué medida se ha realizado sobre la otra y con qué resultado, a pesar de que no hay medios conocidos para que dicha información se comunique entre las partículas, que en el momento de la medición puede estar separado por distancias arbitrariamente grandes.
Tales fenómenos fueron el tema de un artículo de 1935 de Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, [1] y varios documentos de Erwin Schrödinger poco después, [2] [3] que describen lo que se conoce como la paradoja EPR. Einstein y otros consideraron que tal comportamiento era imposible, ya que violaba la visión realista local de la causalidad (Einstein se refirió a ella como “acción fantasmagórica a distancia”) [4] y argumentaron que la formulación aceptada de la mecánica cuántica por lo tanto debe ser incompleta. Más tarde, sin embargo, las predicciones contraintuitivas de la mecánica cuántica se verificaron experimentalmente. [5] Se han realizado experimentos que implican medir la polarización o el giro de partículas enredadas en diferentes direcciones, lo que, al producir violaciones de la desigualdad de Bell, demuestra estadísticamente que la visión realista local no puede ser correcta. Se ha demostrado que esto ocurre incluso cuando las mediciones se realizan más rápido de lo que la luz podría viajar entre los sitios de medición: no hay velocidad de la luz o una influencia más lenta que pueda pasar entre las partículas enredadas. [6] Experimentos recientes han medido partículas enredadas en menos de una centésima parte del porcentaje del tiempo de viaje de la luz entre ellas. [7] Según el formalismo de la teoría cuántica, el efecto de la medición ocurre instantáneamente. [8] [9] Sin embargo, no es posible utilizar este efecto para transmitir información clásica a velocidades más rápidas que la luz [10] (ver Mecánica cuántica más rápida que la luz).
El entrelazamiento cuántico es un área de investigación extremadamente activa por parte de la comunidad física, y sus efectos se han demostrado experimentalmente con fotones, [11] [12] [13] [14] neutrinos, [15] electrones, [16] [17] moléculas el tamaño de buckyballs, [18] [19] e incluso diamantes pequeños. [20] [21] La investigación también se centra en la utilización de efectos de enredo en la comunicación y la computación.

En 1950, Chien-Shiung Wu notó algunas correlaciones extrañas, pero esto no convenció a nadie.

Un par de décadas más tarde, John Clauser, después de navegar por el Canal de Panamá, lo descubrió con seguridad principalmente, mientras vivía en su barco en Berkeley. Estaba buscando impresionar a las chicas hippies demostrando que la magia existe.

JC estaba tropezando con el ruido de fondo del microondas entre la navegación de canales cuando se enteró de una herramienta que John Bell hizo en 1965 que podría usarse para ver enredos.

Ni una sola persona escribió en respuesta a su artículo antes de que este tipo lo hiciera 5 años después, por lo que JB se animó a hablar con el niño. Nadie estaba muy interesado en enredarse más allá de los hippies, herejes y tipos en Berkeley escuchando a los gurús indios … Para entonces, todos los errores se consideraban características porque el código cuántico era la mierda; Y decir lo contrario era ser castigado.

Además, la comunidad de física que nos trajo la bomba atómica y 137 tipos diferentes de jabón, se alineó en su opinión de que este era un problema resuelto debido a los hechos naturales de:

  1. Un famoso matemático al final del pasillo de Einstein demostró que las oposiciones eran equivalentes, pero más razonables, las ideas no podían existir. (Einstein dijo: no, pero no habló mucho con el chico)
  2. Un famoso hombre de ciencia inmerso en el idealismo existencial danés dijo que no existe nada.

Por lo tanto, se deduce que no hay nada que ver aquí; avanzar ahora … Y lo hicieron.

Durante unos 30 años, hasta que John Bell tosió la bola de pelo para una mirada más cercana.

John Clauser estaba trabajando para Charles Townes, otro tipo que hizo dispositivos QM y entendió su utilidad para impresionar a las chicas, su maser fue perfecto. Extrañamente, Niels Bohr no comprendió que estos dispositivos fueran posibles y le dijo a Charles que volviera a la escuela. Recordemos que Niels Bohr fue genial con cosas que no existen, por lo que tiene mucho sentido en realidad. CT ignoró a NB y estaba interesado en apoyar la idea de JC de arrojar algo de luz sobre el tema.

Hasta hace muy poco, el descubrimiento generalmente se atribuía a Alain Aspect, quien hizo cosas similares unos 10 años después. Esto fue corregido por Louisa Gilder en su libro “The Age of Entanglement”, que puso el trabajo de Clauser al frente y al centro.

Clauser habló mucho, incluso sobre la carismática celebridad Feynman, que estaba más interesada en golpear a las chicas hippies en Esalen y luego enredarse. Clauser también estaba interesado en las ideas más razonables estigmatizadas y políticamente incorrectas de Debroglie y Bohm, por lo que tuvo que llevar su trabajo a la clandestinidad. Bell, Clauser, Shimony, Holt, Horne et al trasladaron su discusión de las Cartas de Revisión Física, que no tenían interés, a una revista hecha a mano.