¿El enredo cuántico tiene energía?

En general, sí, el enredo agrega una contribución a la energía, pero solo si los dos sistemas enredados están interactuando.

Por ejemplo, el giro del electrón y el giro del núcleo pueden estar enredados. Este enredo resulta de tener un estado propio de energía porque los momentos magnéticos interactúan entre sí:

[matemáticas] H _ {\ rm interacción} = C \ cdot \ vec M_e \ cdot \ vec M_n [/ math]

Debido a este término de interacción en el hamiltoniano, las combinaciones de giro “arriba arriba”, “arriba abajo”, “abajo arriba” y “abajo abajo” ya no son estados propios de energía. En cambio, son los estados entrelazados, por ejemplo, una superposición de “arriba abajo” y “abajo arriba”, que son estados propios de energía. Debido al término de interacción anterior, el cambio de la energía dependerá del signo relativo (o fase) entre los términos “arriba abajo” y “abajo arriba” para los dos giros, es decir, si el “giro total” es cero o uno, una camiseta o un trío.

Los valores precisos de los cambios de energía y los valores propios de la energía dependen totalmente de la interacción hamiltoniana. Si los dos subsistemas están extremadamente lejos, las leyes de la física normalmente dicen que la interacción hamiltoniana llega a cero: las interacciones disminuyen con la distancia.

Hay un sentido más en el que se podría decir que el enredo aporta una adición “más universal” a la energía, al menos la energía libre. Un estado enredado al máximo puede reducir el número de estados de baja energía de dos sistemas, y significa que puede reducir la entropía. La energía libre contiene un término proporcional a la entropía (multiplicado por la temperatura), además de la energía regular, por lo que la energía libre también puede cambiar como resultado del enredo y la reducción conectada de la entropía.

A pesar de muchas declaraciones y correcciones a varias cantidades, sin embargo, uno debe darse cuenta de que la entropía y la energía, la entropía y el enredo, el enredo y la energía, etc., son pares de conceptos completamente no equivalentes. No son “sinónimos” entre sí en ningún sentido. Por lo tanto, hay que tener mucho cuidado con los detalles de las oraciones que hablan de dos o más conceptos como ese en el mismo momento. El diablo está en los detalles.

No … el enredo cuántico no lleva energía.

Si lo hiciera, podríamos enviar señales entre las dos partículas enredadas, por lo tanto, violaríamos la relatividad y la causalidad y sería un desastre.

Pero no, no podemos enviar señales.

Por ejemplo, 2 electrones se originan en el punto O y viajan a mil millones de años luz de distancia en direcciones opuestas, si mido el giro del electrón 1 y sale hacia ARRIBA, sé con certeza que el otro electrón, incluso si está a 2 mil millones de años luz de distancia ¡será girado hacia ABAJO y Zorak en el planeta Kribble midiendo que el electrón realmente medirá el giro hacia abajo!

Por supuesto, si intento voltear el giro del electrón, lo desenredaré, por lo tanto, no puedo voltearlo hacia arriba y hacia abajo enviando un mensaje de 1s (arriba) y 0s (abajo) a Zorak,

En realidad, probablemente solo midiendo el giro del electrón probablemente se colapsará la función de onda, por lo tanto, se producirá decoherencia.

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También tome los electrones, A y B, descritos por [math] \ psi_A [/ math] y [math] \ phi_B [/ math]

Si tiene dos electrones en una caja y NO están enredados, el sistema se describirá de la siguiente manera:

[matemáticas] \ Psi_ {AB} = | \ psi_A> \ times | \ phi_B> [/ matemáticas]

(aquí [math] \ times [/ math] es un producto tensorial)

Entonces los estados A y B son separables.

Ahora tome los dos electrones en el átomo de helio. Están en el mismo estado de energía y enredados. Cada electrón tiene pin up (1) o spin down (0). El sistema de los dos electrones A y B se describe mediante:

[matemáticas] \ Psi_ {AB} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| 1> _A \ times | 0> _B – | 0> _A \ times | 1> _B) [/ math]

como puede ver, el sistema no puede ser descrito por dos estados “puros” definidos A y B, sino como estados “mixtos”, por lo tanto, las dos partículas están enredadas.

De hecho, si MIDE el giro de los electrones, encontrará uno de los dos casos, ya sea

[matemáticas] | 1> _A [/ matemáticas] y [matemáticas] | 0> _B [/ matemáticas]

O

[matemáticas] | 0> _A [/ matemáticas] y [matemáticas] | 1> _B [/ matemáticas]

y NO otros casos donde A y B son ambos 1 o ambos 0 … lo que sería cierto si y solo si los dos electrones no están enredados.

Pero la ENERGÍA de los dos electrones es básicamente el nivel de energía del átomo de helio. Si promovemos un electrón a un estado de mayor energía, la energía del otro electrón no cambiará efectivamente.

Entonces, el enredo básicamente nos informa sobre el hecho de que algunos estados DEBEN correlacionarse entre sí y no pueden describirse como separados.

Estaba convencido de que el enredo no tiene energía hasta que me encontré con este artículo publicado en la revista Nature el 2 de junio de 2011: “El significado termodinámico de la entropía negativa”, Lıdia del Rio, Johan A ̊ berg, Renato Renner, Oscar Dahlsten y Vlatko Vedral .

Argumentan que al desenredar el observador sabe más sobre el sistema. Escriben: “cuanto más sabe un observador sobre el sistema, menos le cuesta borrarlo”. Esa afirmación implica que el usuario puede extraer energía del enredo. Este no es un consenso ampliamente aceptado, pero es un tema para estudios teóricos y experimentos adicionales.