¿Por qué no se puede hacer la comunicación clásica con entrelazamiento cuántico?

Porque el enredo cuántico no funciona de la manera que te lo han dicho.

La forma en que se le ha dicho es que cuando mide un miembro de un par enredado, eso “instantáneamente” hace que el otro miembro del par enredado cambie de estar en una superposición de estados para estar en un solo estado correspondiente a la medición que usted hecho. Esa es una historia que suena muy plausible, dado el hecho de que las mediciones en partículas enredadas están de hecho correlacionadas. Pero eso no es realmente lo que sucede.

La verdad es que la medición y el enredo son en realidad el mismo fenómeno físico. Lo que realmente sucede durante una medición es que la partícula se enreda con el aparato de medición. El primer paso en este proceso es que la partícula que se mide se enrede con un solo átomo en el aparato de medición. Ese átomo está enredado con los átomos a su lado, que están enredados con los átomos a su lado, y así sucesivamente. El resultado es una gran colección de partículas entrelazadas que se someten a un proceso llamado “decoherencia” y actúan como (pero no son realmente) un sistema clásico.

Un par EPR no es más que el primer paso en este proceso, pero con la partícula entrelazada inicial físicamente separada del aparato de medición.

Ahora, hay una advertencia aquí, que es que en realidad puedes usar el enredo para hacer la comunicación clásica, pero solo en el sentido muy aburrido y poco interesante de que el mundo clásico emerge del mundo cuántico cuando grandes sistemas de partículas se enredan mutuamente entre sí . Pero lo que realmente quisiste decir (supongo, porque esto es lo que todos realmente quieren saber) es por qué no puedes usar el enredo para enviar información clásica más rápido que la luz. Y la respuesta es: porque transmitir información más rápido que la luz es lo mismo que transmitir información hacia atrás en el tiempo, y eso violaría la causalidad.

Entonces, ¿por qué no puedes violar la causalidad? Porque la causalidad (y el tiempo) también surgen de los enredos, y sucede de tal manera que nuestra percepción del tiempo solo puede “fluir” en una “dirección”. Puse esas palabras entre comillas de miedo porque, de hecho, el tiempo realmente no “fluye” en absoluto. El “flujo” del tiempo es una ilusión. Si quieres sumergirte más en este agujero de conejo en particular, lee esto:

Universos paralelos y la flecha del tiempo

La respuesta completa depende del teorema de no comunicación. Debería leer el artículo ya que es bastante accesible para los no técnicos. El entrelazamiento significa que dos o más “partículas” (en realidad excitaciones de campos cuánticos subyacentes) se han correlacionado de tal manera que solo pueden describirse mediante una función de onda única, en lugar de una función de onda por partícula.

Como es habitual con la mecánica cuántica, nadie sabe nada sobre el estado de ninguna de las partículas hasta que una de ellas se localiza lo suficiente como para interactuar con algún tipo de detector que mide un estado cuántico en particular, por ejemplo, el giro.

Después de esa medición, cualquier medición del mismo estado cuántico de la “otra” partícula siempre se correlacionará de una manera particular con la medición original. No puede suponer que hubo un estado oculto compartido entre las partículas que ahora ha sido expuesto por la medición debido al teorema de Bell. Y todavía no puede asumir nada sobre ningún otro estado cuántico no medido debido a https://en.wikipedia.org/wiki/Un …

La versión de cliff notes del teorema de no comunicación es que esto es lo mismo que dos personas que escuchan la misma estación de radio. No saben qué melodía se reproducirá hasta que sea así, por lo que ninguno de los oyentes podría usar su receptor de radio para enviar mensajes al otro oyente.

Y aquí está el pateador. El teorema va más allá al decir que es imposible transmitir información incluso mediante estados mixtos o puros cuidadosamente preparados, independientemente de si están enredados o no. No permite toda comunicación a través de estados cuánticos compartidos, no solo una comunicación más rápida que la luz.

La pregunta debe formularse al contrario. Solo puedes hacer comunicación clásica con entrelazamiento cuántico, ese es el punto. La única forma de enviar información significativa de A a B es enviando una señal “clásica”.

Tal vez la pregunta es: ¿por qué no podemos hacer una comunicación mágica rápida con enredos cuánticos?

La teoría cuántica solo proporciona resultados aleatorios al medir estados entrelazados. Si intentas enviar un mensaje a tu amigo con solo lanzar una moneda, notarás que la comunicación es simplemente un galimatías. ¿Qué significa cola, cola, cabeza, cola, cabeza, cabeza, cabeza?

El experimento aún no ha demostrado que la teoría de la mecánica cuántica esté equivocada.

Cualquier comunicación rápida mágica también haría que la teoría de la relatividad sea errónea.

El experimento aún no ha demostrado que la teoría de la relatividad esté equivocada.

La respuesta simple a por qué es: porque la teoría es correcta.

El enredo [1] surge naturalmente de la “única forma obvia de hacer las cosas” a nivel de función de onda, y describe el hecho de que el estado general de estos sistemas no puede “desacoplarse” en un par de estados para cada uno de los subsistemas.

Como una respuesta simple a esta pregunta, podemos decir que el enredo es un efecto cuántico en un sistema cuántico que no podemos usar o crear en un sistema clásico, y desde el otro lado el enredo no hará una comunicación entre dos sistemas, independientemente de que sean clásicos. o sistemas cuánticos, porque la correlación entre los dos estados no se puede utilizar para la comunicación o la transferencia de mensajes. Es cierto que los dos observadores pueden influir en las observaciones de los demás, pero no pueden transferir sus propias observaciones al otro, y por lo tanto no tendrán forma de verificar quién influyó en quién, lo que hace que la correlación entre los estados sea inútil para las comunicaciones.

Notas al pie

[1] Enredo cuántico | Wikiwand

¿Quiere decir por qué el enredo cuántico no transfiere ninguna información clásica al instante? Es bastante sencillo. Si A y B están enredados y usted mide en A, sabrá qué dirección de giro tiene A y también qué dirección de giro B debe tener si se mide. Esto no significa que otra persona de repente obtenga esta información también. Tampoco significa que alguien más pueda descubrir que usted conoce esta información mirando B.

¿Cómo pensaste que la comunicación sucedería?

Porque … Eso sería comunicación cuántica por definición.

Lo que quieres preguntar, creo, es por qué no podemos implementar enredos cuánticos en nuestras comunicaciones, ¿no?

Bueno, los estados cuánticos son frágiles. No existe una forma práctica de preservar un enredo cuántico desde el origen hasta el destino, tal como lo hacemos con las comunicaciones clásicas.

Tampoco podremos hacerlo en el futuro previsible, pero tal vez algún día …