¿Qué sucede si intentas medir dos objetos cuánticos enredados simultáneamente?

Esta es una pregunta excelente y estimulante. Aunque he trabajado en esta área, no pude encontrar una respuesta clara, pero mis siguientes son mis pensamientos:

Pensar en el enredo en términos de medir un par de partículas es una buena manera de entender el fenómeno. Pero medir partículas no es como sostener dos flechas y verificar si apuntan hacia arriba o hacia abajo. Hay una confusión inherente en las mediciones cuánticas. Nunca se puede saber exactamente dónde está una partícula y qué tan rápido se está moviendo, y dado que nada está completamente quieto, nunca se puede saber exactamente dónde está una partícula.

Los experimentos sobre enredos se realizan muchas veces, y los resultados son un promedio estadístico. Puede consultar aquí https://qutech.nl/wp-content/upl … para obtener una descripción de un experimento concluyente que pruebe que el enredo es un fenómeno real y otras explicaciones (“lagunas”) no son válidas. No miden un par de partículas a la vez. Realizan mediciones repetidas en pares de partículas e intentan acercarse a una ventana de tiempo lo suficientemente pequeña, de modo que la correlación causal entre las mediciones es imposible.

Un solo detector de fotones cuenta alrededor de cuarenta fotones incluso cuando no hay fotones allí (“recuento oscuro”) solo porque los átomos en su interior saltan (“energía térmica”). Entonces podría decir: cuando hay un fotón, contará 41, ¿verdad? Pero no, porque nunca cuenta exactamente 40. Una vez que contará 36, otra vez 44.

Entonces, me parece que la misma confusión que es bien conocida en el principio de incertidumbre también se encuentra en las partículas mismas. Se describen como partículas y ondas dependiendo del aspecto del comportamiento que le interese, y realmente no puede hacer zoom sobre una partícula. Las personas concluyen sobre el comportamiento de una partícula promediando cientos y miles de ellas. Las conclusiones funcionan, describen el mundo, pero describen el mundo cuántico de manera estadística. Las partículas cuánticas son una forma de pensar sobre el comportamiento en el nivel más pequeño, pero en realidad no describen la forma en que las cosas se reducen a ese tamaño.

Piense en acercar una fotografía. Si te acercas demasiado, son pequeños puntos borrosos y no una fotografía. Pero los puntos componen la fotografía.

En términos de su pregunta: no puede medir dos partículas exactamente al mismo tiempo porque no puede medir dos partículas. ¿Qué pasaría si tuvieras un millón de personas midiendo un millón de pares de partículas al mismo tiempo? Tengo la sensación de que la incertidumbre energética del tiempo también lo haría imposible (si mide en un momento muy preciso, su resultado será confuso). Pero esto ciertamente necesita más reflexión o una mejor respuesta.

Espero que esto ayude.

La relatividad especial es clara sobre este punto: no existe tal cosa como “simultáneo”. El principio de incertidumbre de Heisenberg tampoco le permitirá especificar sensatamente tal situación.

Por lo tanto, la respuesta a su pregunta debe ser que, o las teorías no le permitirán especificar tal situación, o (si lo hacen) lo que devuelvan como respuesta no será confiable (como en GIGO).

Los dos giros entrelazados se medirán para correlacionarlos según el patrón predicho por el estado entrelazado. Por ejemplo, si están enredados en el estado singlete “más habitual”, se garantiza que las proyecciones de los dos giros en el eje z serán opuestas entre sí (hacia arriba o hacia abajo).

No importa en absoluto si se miden exactamente al mismo tiempo o en dos momentos ligeramente diferentes. (Después de todo, la relatividad especial garantiza que esta respuesta ni siquiera está bien definida: dos eventos simultáneos en un marco inercial no son simultáneos en la mayoría de los otros marcos inerciales). Los giros de las dos partículas corresponden a dos operadores de conmutación en el espacio de Hilbert que significa que, a diferencia de x y p , la posición y el impulso, estas dos medidas no están en conflicto entre sí y el orden (o simultaneidad) de las medidas es irrelevante.

Los principiantes de la mecánica cuántica a menudo malinterpretan este simple punto, incluidos aquellos que no se autodenominan de esta manera. Se están imaginando que la medición del giro provoca cierta “acción a distancia” que cambia el estado del segundo giro.

Pero la medición del primer giro no causa ninguna “acción a distancia”: no existen influencias no locales que existan y sean relevantes para la explicación de los experimentos de enredos. En cambio, la primera medición solo le da al primer observador la información sobre el sistema físico. Si este primer observador hubiera sabido que había una correlación entre las dos partículas, y lo sabía si sabía que las partículas estaban previamente en un estado enredado, significa que aprender sobre el primer giro también le dice algo sobre el giro del otra partícula lejana.

Pero este cambio de sus predicciones para el segundo giro no debe explicarse como resultado de una acción a distancia. En cambio, es la generalización cuántica de la inferencia bayesiana. Es solo el conocimiento del primer observador sobre el segundo giro lo que cambia después de la medición del primer giro. El cambio del conocimiento tiene lugar en la mente del observador y el cambio del conocimiento sobre ambos giros puede ser, y es, simultáneo y no indica ninguna influencia física a distancia.

De hecho, la medición de los dos giros entrelazados o correlacionados no es más misteriosa que la medición de los dos colores (“opuestos”) de los llamados calcetines de Bertlmann. Se sabe que los colores de los dos calcetines (rojo o verde) son diferentes, por lo que una vez que conocemos uno de ellos, podemos determinar el otro. Pero no hicimos que el otro calcetín cambiara de color. Acabamos de aprender lo que era. Después de la medición del primer color, podemos suponer que el color que descubrimos “estaba allí” ya un poco antes de la medición.

Nada de interés pasaría. La propiedad de entrelazamiento dice que la medición de las dos partículas estará en perfecta concordancia (ya sea el mismo o los polos opuestos). No importa mucho si las mediciones se toman al mismo tiempo o en diferentes momentos. Ni siquiera importa si solo se mide uno. De hecho, una de las dos partículas enredadas puede destruirse y la otra no se ve afectada en absoluto.

Si dos partículas están correlacionadas en alguna propiedad, eso es lo que son. Si alguna interacción implica la selección del valor de giro, entonces la otra partícula en una interacción similar debe tener el valor opuesto. No importa cuál sea primero o simultáneo en cualquier marco de referencia.

Puede imaginar dos ecuaciones, una para cada partícula, pero no, la teoría cuántica ni siquiera comienza desde esa perspectiva. La teoría cuántica comienza con un concepto de “estado”, que no concierne a objetos materiales clásicos en alguna cuadrícula. El estado puede ser un estado de partículas múltiples. Lo que aprenda sobre un socio es necesariamente conocimiento sobre el otro correlacionado. Pero aprender sobre un compañero no significa nada causal. Simplemente ha organizado y, por lo tanto, seleccionado una configuración para una interacción. Sigues siendo inocente de cualquier efecto causal.

La simultaneidad es relativa de todos modos, depende de la velocidad de un observador y dado que todos están de acuerdo con la correlación, lo que ocurre primero o es absolutamente simultáneo implicaría un marco preferido. Lo siento, no puedo tener.

También debe recordar que reunir los resultados después es también un acto correlacional, o más bien una red encadenada de causalidad. Quiero decir que no puede decir cómo una partícula en un laboratorio tiene un giro en relación con otra a menos que haya correlacionado los laboratorios para que ambos puedan ponerse de acuerdo en un sistema de coordenadas común. Entonces, si está contando bits o qbits, no olvide contar el pre-correlacionado que se esconde en el entorno. Puede hacerlo a un ritmo pausado y puede suponer que la correlación se aplica a todas las escalas de espacio y tiempo. Pero, de hecho, no puede correlacionar nada que se encuentre dentro de las separaciones en el espacio y el tiempo permitidas por la velocidad de la luz.

Nuevamente, esto es usar el agente humano como una metáfora, seleccionar condiciones y ver un resultado no está realmente haciendo nada, siempre estás simplemente participando en la forma en que funciona el universo.

Las medidas son exactamente como cabría esperar dependiendo de su enredo.

Si está tratando de encontrar un agujero en la acción espeluznante a distancia, tendrá dificultades. Simplemente es lo que es y tiene que ser aceptado como tal.

También debe ser muy específico en cuanto a lo que quiere decir con “exactamente el mismo tiempo”.

Si supone que se miden exactamente al mismo tiempo después de enredarse en el marco de cada partícula (con la partícula 1 viajando en una dirección y la partícula 2 en otra dirección), la medición de la partícula 1 se realiza antes de que cualquier información pueda llegar a ella sobre el medición de la partícula 2. Pero al mismo tiempo, la partícula 2 se mide antes de que cualquier información sobre la medición de la partícula 1 pueda alcanzarla.

En ese sentido, ambos suceden antes que el otro. O después.

Es suficiente para darte un dolor de cabeza.

El orden de medición no importa: los resultados son exactamente los mismos. Por lo tanto, la medición instantánea tampoco importa. La única diferencia es cuando el enredo se considera colapsado, lo que ocurre después de la primera medición. Cualquier medición que se realice en una partícula no tiene ningún efecto en los resultados de medición de la otra partícula, incluso si están enredados.