La física cuántica afirma que existe un fotón no observado en todos los estados posibles simultáneamente pero, cuando se observa o mide, exhibe solo un estado. ¿Qué cambia al observar un fotón que causa tal diferencia?

La visión moderna es que lo que sucede cuando observa un fotón (o cualquier otra cosa) es que interactúa con él, y en esta interacción, la información sobre la superposición de estados se pierde. Pero hay otras interpretaciones. Ver: ¿Qué significa decir que una función de onda colapsa?

Esto no tiene ninguna relación con el enredo cuántico (como propones en los detalles de la pregunta). La partícula que midió no se ve afectada por la partícula enredada de ninguna manera. Lo que sucede es que midió un sistema cuántico que consta de dos partículas, que existían en una superposición de estados de las dos partículas juntas , y el resultado de la medición es solo uno de esos estados.

¡Esto es exactamente lo mismo que sucede cuando mides solo una partícula! La única diferencia es que su sistema cuántico ahora consta de dos partículas en lugar de una. La distancia entre las partículas es completamente irrelevante. Un sistema cuántico sigue siendo un sistema cuántico, no importa cuán grande sea en el espacio. Ver: ¿Qué es el enredo cuántico?

Usted mencionó que está buscando una versión gratuita del trabajo de investigación real discutido en el artículo engañoso, confuso e innecesariamente sensacionalista al que se vinculó. Aquí está: [1412.7790] Prueba experimental del colapso de la función de onda no local para una sola partícula utilizando la medición de homodina.

Alerta de spoiler: este documento no “muestra que Einstein estaba equivocado”. Como cualquier científico que haya existido alguna vez, Einstein tenía razón sobre algunas cosas y estaba equivocado sobre otras. En particular, se equivocó al pensar (junto con Boris Podolsky y Nathan Rosen, quienes por alguna razón nunca se mencionan en este contexto) que debe haber una explicación “clásica” del enredo cuántico. Esto ya se mostró hace 43 años, en 1972, con el primer experimento de prueba de Bell y en innumerables experimentos similares desde entonces. El experimento descrito en este artículo es básicamente una variante de estos experimentos que tiene una mayor eficiencia.

Otras lecturas:

• ¿Qué significa decir que una función de onda colapsa?
• ¿Qué es el enredo cuántico?

No piense en el enredo como una partícula que afecta directamente a la otra. Si dos electrones están enredados, no significa que si tomo un electrón y lo muevo hacia arriba y hacia abajo en una dirección, el otro también comienza a moverse hacia arriba y hacia abajo. Eso sería una acción espeluznante a distancia. El enredo es mucho más sutil.

El enredo tiene que ver con la observación. Si las partículas están enredadas, usted sabe mucho más sobre el sistema combinado que cuando no están enredadas. Haz el experimento de la doble rendija. Cuando tiene un sistema limpio muy aislado, puede disparar fotones a través de las rendijas y registrar su posición en una placa en la parte posterior. Cuando repites el experimento una y otra vez, aparecerá un bonito patrón de interferencia en la placa. Esto solo sucede si el experimento es muy limpio, sin interferencia de factores ambientales.

Se dice que el fotón se encuentra en una superposición de dos estados: un estado donde el fotón fue a una ranura y un estado donde el fotón fue a la otra ranura. Solo en este estado de superposición se obtiene el patrón de interferencia. Este fotón crea un efecto cuántico donde se comporta como una onda si y solo si el sistema no está perturbado y no puede / no mide (en teoría o práctica) qué camino tomó el fotón.

El enredo ocurre cuando interfieres con este experimento. Agregas un dispositivo de grabación en la configuración que mide a través de qué hendidura se fue el fotón o agregas algo de ruido, polvo, etc. entonces su fotón se enreda con el medio ambiente. El patrón de interferencia tan típico para este experimento cuántico se destruirá parcial o totalmente y obtendrá un resultado clásico similar a disparar bolas a través de una rendija doble. Lo que hace el enredo en este experimento es crear una nueva superposición del fotón con el medio ambiente. La configuración experimental cambia. Las contribuciones de todas las partes deben sumarse y darán resultados diferentes.

En mecánica cuántica, siempre necesita agregar todas las formas en que puede interferir con el experimento a las ecuaciones.

El problema es que las fuentes modernas no entienden la paradoja en absoluto, simplemente repiten las creencias que se les han transmitido.

¡Lo que sucede en el experimento de Bell es precisamente lo que Einstein esperaba y este resultado estaba destinado a falsificar la idea de indeterminación como una función subyacente de la realidad!

La paradoja de EPR y el experimento en sí mismo demostraron que si pudiéramos conocer las propiedades de una partícula y, por lo tanto, inferir las propiedades de la otra, entonces la verdad es que nunca hubo un montón de estados difusos en primer lugar. Ese es el punto que Einstein et al estaban haciendo. Pero, como de costumbre, los creyentes disfrazados de pensadores científicos simplemente volvieron a presentar evidencia contra una teoría como evidencia de ello.

Einstein pensó que ninguna persona con el mínimo modismo de pensamiento racional creería que simplemente mirar una partícula aquí cambiaba una partícula allá a una distancia infinita. Subestimó la estupidez humana, la fe y el pensamiento mágico.

Ahora hemos decidido que simplemente porque podemos conocer las propiedades de una partícula distante por inferencia, ese conocimiento la cambia de muchos estados a uno. ¡Este conocimiento es el llamado “evento” que sucede!

Esto se identifica fácilmente como PENSAMIENTO MÁGICO . Pero si lo rodeas con suficiente pompa y circunstancia, nadie va a cuestionar a los tipos con túnicas blancas … erm, me refiero a batas blancas de laboratorio.

Experimento Milgram | Simplemente psicología

Para una discusión más completa de la basura, los acólitos del pensamiento mágico están tratando de empujar nuestras gargantas colectivas, por favor vea: la respuesta de Shiva Meucci a ¿Por qué tenemos enredos cuánticos, “acción espeluznante a distancia”, y sin embargo no podemos? usarlo para la comunicación?

La pregunta original se refiere a un documento muy bonito que demuestra un fenómeno llamado dirección EPR.

La clave es crear una superposición no local, pasando un solo fotón a través de un divisor de haz y haciendo mediciones en cada parte. Esta es la parte difícil. Si solo realiza una fotodetección estándar, colapsará el fotón para que exista en un brazo en particular. Esto no sirve de nada porque no se puede hacer nada con el otro brazo que pueda afectar la detección.

Sin embargo, es posible medir lo que se llama cuadraturas de fase. La cuadratura de fase de un haz está asociada con una vista de onda clásica para medir el campo eléctrico. En particular, las mediciones de cuadratura de fase no colapsan un estado de número de fotones. Por lo tanto, puede realizar una medición de cuadratura de fase en un lado sin colapsar el estado del fotón único. Eso permite mediciones simultáneas de ambos lados del divisor de haz.

Este experimento luego demuestra que el acto de medición en un lado del divisor del haz cambia la función de onda cuántica y que este cambio se puede detectar en la otra parte del experimento.

Es esta modificación no local de la función de onda que informa el experimento.

Este experimento es muy similar a las pruebas de desigualdad de Bell con partículas enredadas. Aquí solo se usó un solo fotón como una forma de ilustrar que la función de onda no es local.

Efectivamente, lo que están haciendo es elegir medir en una base de medición diferente. Este cambio en la base de medición provoca un colapso parcial de la función de onda que puede correlacionarse con la detección en el otro brazo. Es este cambio correlacionado el que invoca el término entrelazamiento, aunque en realidad es solo un estado de superposición de fotones. En cualquier caso, la correlación observada es una indicación directa de la naturaleza no local de la función de onda. Sin embargo, el efecto sigue siendo una manifestación de una correlación y no puede utilizarse para la señalización.

En general, este es un resultado experimental muy bueno.

Lo que cambia es que el nivel de energía de un electrón en un átomo disminuye, y el nivel de energía de otro electrón en otro átomo aumenta. En ese momento, se ha hecho la observación. Si repite el experimento, podría haber sido otro electrón, de acuerdo con las probabilidades de la mecánica cuántica de todos los resultados posibles definidos por todo el sistema.

Dado el a priori de una caída en el nivel de energía de un electrón en un átomo, estas probabilidades de QM se suman a uno: algún electrón, en algún lugar va a absorber esa energía, y la transición de energía parecerá haber ocurrido a la velocidad de luz. Un fotón no puede existir independientemente del resto del sistema QM.

Un fotón no existe en todos los estados posibles a la vez. De hecho, solo existe en un estado. Pero para que esta afirmación sea significativa, necesitamos hablar un poco sobre los estados cuánticos.

Un estado cuántico que devuelve un valor único para una cantidad observable particular se llama estado propio. Un estado propio de momento tiene un solo valor posible para el momento y un estado propio de energía tiene un valor para la energía.

Sin embargo, en general, un estado cuántico puede ser una superposición de estados propios. Esto significa que hay varios valores posibles que puede medir para una cantidad dada.

Sin embargo, un estado que es una superposición de estados propios sigue siendo un estado definido, simplemente no tiene valores definidos para ciertas cantidades.

Si lo entendí correctamente, es más extraño que eso: en el experimento de doble rendija, incluso una fuente de una sola partícula da como resultado un patrón de interferencia, si suma todas las ubicaciones que detectan partículas. Por lo tanto, en realidad no muestra un estado clásico después de la medición, porque las mediciones separadas todavía están correlacionadas.

Entonces AFAIK nada cambia: la partícula medida se enreda con el resto del Universo al interactuar con un objeto macroscópico (es decir, el aparato de medición). O tal vez lo entendí mal …

En su pregunta hay muchas subpreguntas:

a) ¿Hay alguna diferencia entre lo observado y lo medido?
b) ¿El hecho de dar un estado cuando se mide se basa en la teoría de la información cuántica o es cierto en la realidad física?
c) ¿Conocemos la realidad física o solo una teoría cuántica?

El enredo es un hecho físico real. Einstein se dio cuenta, pero hoy es bien conocido (el Prof. ZEILINGER, Uni Viena, Austria es un pionero conocido en esta área). Nadie puede explicarme hasta ahora.
Lo que se sabe: si el estado se mide en un fotón, el fotón enredado cambia al otro estado posible.

Siempre lo entendí como el acto de medir cambia el estado. Como controlar la presión del aire en sus neumáticos: no importa cómo lo haga, siempre termina dejando salir un poco de aire mientras se ensucia. O medir la velocidad de una bola rodante haciendo rebotar otra bola fuera de ella.

Nada cambia.

Pero, todas las otras posibilidades colapsan con la medición.

Piensa cuidadosamente cómo observaría un solo fotón, y obtendrás tu respuesta.