Cuando el entrelazamiento cuántico se explica en "términos sencillos", me parece (a mí) que la primera premisa, que tenemos que aceptar con fe, es que una partícula no tiene una determinada propiedad (la partícula no está EN un estado o otro) hasta que se mide esa propiedad.
Por ejemplo, he leído que una partícula puede tener "giro hacia arriba" o "giro hacia abajo" pero, aquí es donde me pierdo, no es que no sepamos qué giro tiene la partícula hasta que lo medimos, pero en realidad la partícula NO tiene giro hasta que la medimos.
Ahora, si aceptamos esa premisa, entonces podemos ver lo espeluznante que es, cuando se crean dos partículas con espines correlacionados: si una tiene un espín hacia arriba, la otra tiene un espín hacia abajo, pero ninguna partícula "tiene" un espín hasta que uno de ellos se mide. En ese instante, la otra partícula "asume" el otro espín.
Al menos así interpreto yo las cosas que he leído.
Ciertamente, si aceptamos que una partícula en realidad no TIENE la propiedad hasta que se mide, sino que la partícula existe en una superposición de estados hasta que se realiza la medición, entonces los "ciudadanos normales" podemos entender lo que significa "espeluznante". acción a distancia". (Tan pronto como se mide una partícula, la otra partícula asume el "otro" espín, sin importar qué tan lejos esté. ¿Cómo supo la segunda partícula que se midió la primera? Esa, creo, es la acción espeluznante en un distancia (y la transferencia de información puede ser más rápida que la luz).)
Sin embargo, desde la perspectiva de un profano, quiero gritar "¡pero la partícula tiene un giro definido, simplemente no SABEMOS qué es, hasta que se mide! ¡Obviamente!"
Ahora, no puedo creer que toda la comunidad de físicos no haya pensado en esa objeción, pero, este es mi punto, aunque la acción espeluznante a distancia se nos puede explicar, una vez que aceptamos la premisa de la superposición. -- ¿Por qué el hecho de la superposición no es explicable también, en términos que los mortales puedan entender? He buscado, pero no he encontrado una explicación sencilla de por qué deberíamos aceptar el hecho de que una partícula no tiene un giro particular u otra propiedad, hasta que se mide. Seguro que parece que las partículas "tienen" las propiedades, aunque todavía no las hemos medido.
Sé que gran parte de la mecánica cuántica no es "intuitiva". Si alguien puede explicar por qué las partículas no tienen una propiedad definida, incluso antes de medirlas, se lo agradecería.
La suposición (ya sea que lo llores o no) "pero la partícula tiene un giro definido, ¡simplemente no SABEMOS qué es, hasta que se mide! ¡Duh!" se llama realismo , o en lenguaje matemático, una teoría de variables ocultas .
Las desigualdades de Bell ahora dicen que ninguna teoría que cumpla con el realismo local (de manera equivalente que tenga variables locales ocultas) puede predecir los resultados correctos de un experimento de mecánica cuántica.
Entonces nos enfrentamos a un problema: ¿Renunciamos a la localidad o al realismo?
La mayoría de la gente elige el realismo, ya que renunciar a la localidad destruiría totalmente nuestras concepciones de la causalidad. Es posible que exista una teoría no local que asigne un valor definido a cada propiedad en todo momento, pero debido a su no localidad, sería incluso menos intuitiva que "las partículas no tienen propiedades definidas".
No existe una explicación intuitiva para el no realismo de la realidad (tiene que haber una forma de expresarlo mejor...) porque nuestras intuiciones se han forjado en el mundo macroscópico que es, en buena aproximación, clásico. Pero el no realismo es un efecto que no tiene una analogía clásica, por lo que no podemos entenderlo en imágenes bastante simples o bellas historias.
A veces, solo tenemos que tomar el mundo tal como es. (Supuse que no desea que toda la historia de QM de observables y bases propias que no conmutan, etc., explique por qué nosotros, formalmente a partir de los principios de QM, esperamos que el realismo sea falso. Si he cometido un error al respecto, solo dígame )
En ese instante, la otra partícula "asume" el otro espín.
Aquí es donde te equivocas, porque las cosas son realmente más raras que eso. Trataré de mantener esto simple, especialmente porque si no lo hago, tendría que hacer argumentos extremadamente rigurosos dado que este es un asunto en el que diferentes físicos pueden ver las cosas de manera un poco diferente.
Una nota histórica: la visión de QM que tiene ahora se consolidó con experimentos que probaron las desigualdades de Bell. En pocas palabras, estas desigualdades tenían que ser válidas si QM era cierto, pero si lo eran, demostraron definitivamente que el "realismo local" no podía serlo. "Local" (nuevamente para mantener las cosas simples) puede pensar que significa que la teoría nunca predecirá que el evento B suceda como resultado del evento A a menos que una señal que se mueve a la velocidad de la luz haya tenido tiempo de viajar de A a B ("acción espeluznante a distancia" viola esto porque tiene que ocurrir instantáneamente). Puede pensar que el realismo significa su misma objeción a QM:
pero la partícula tiene un giro definido, ¡simplemente no SABEMOS qué es, hasta que se mide!
Ahora, aquí está la cosa, los legos como usted podrían verse tentados a renunciar a la localidad en lugar del realismo. Es solo en ese caso que incluso se puede hablar de "acción espeluznante a distancia", porque el hecho es que si la partícula no tiene un giro definitivo, entonces no se requiere "acción espeluznante". Si aceptamos que las probabilidades predichas por QM son una parte intrínseca de la naturaleza misma de la partícula, entonces todo lo que estamos viendo son las correlaciones predichas, no el resultado de que una partícula cambie de estado porque se midió otra.
Renunciar al realismo parece molestarle, por lo que puede sentirse tentado a decir "¡Renunciemos a la localidad!". Desafortunadamente para ti, mi amigo, esto no funciona. Puede pensar en QM como una especie de versión simplista de QFT, que es explícitamente local en sus primeros principios (al menos para el Modelo Estándar Lagrangiano lo es). Además, en realidad tiene más sentido renunciar al realismo, aunque solo sea porque eso es lo que la teoría realmente te está diciendo. La única razón por la que consideramos renunciar a la localidad es porque la intuición de un profano (o de los físicos antes de que finalmente aceptáramos que esta era la naturaleza de las cosas) podría verse tentado a inventar algún mecanismo intrincado no local como "acción espeluznante a distancia", pero no hay razón para hacer esto, y solo agrega una capa de complicaciones innecesarias e incomprobables a su teoría.
Solo mencionaría aquí que cada sistema probabilístico, incluso el clásico, puede exhibir una especie de características de "enredo" o "acción espeluznante a distancia".
Por ejemplo, imagina que tienes cajas y un tazón en cada caja. El cuenco solo puede tener un color blanco o negro, y los dos cuencos tienen el mismo color. Las cajas se cierran, luego una caja permanece en la Tierra y la otra caja se envía al planeta March.
Imagina que eres un observador externo que no pone los tazones en las cajas, tu análisis del sistema es el siguiente: uno tiene la probabilidad encontrar un cuenco blanco en las dos cajas, y una probabilidad para encontrar un cuenco negro en las dos cajas. Este es un sistema clásico probabilístico.
Tenga en cuenta que esto significa, para usted, que los tazones en las cajas no tienen un color definido.
Ahora puedes abrir la caja que se queda en la Tierra. Si ve un cuenco blanco, sabe de inmediato que el cuenco de la caja que está en marzo también es blanco, y puede imaginar una "acción espeluznante a distancia".
Por supuesto, no existe una "acción espeluznante a distancia", y las correlaciones no son relaciones causales. Aquí las correlaciones son sobre grados de libertad (el color) que son completamente independientes de los grados de libertad de la posición. Entonces, las correlaciones son exactamente las mismas si las cajas están cerca una de la otra o muy lejos una de la otra.
La mecánica cuántica es una teoría probabilística, por lo que gran parte de los argumentos anteriores también son correctos para QM. Sin embargo, son algunas características específicas, porque en QM estamos trabajando con amplitudes de probabilidad en lugar de probabilidades, con estados vectoriales en lugar de estados "puntuales", por lo que el valor de las correlaciones también es muy específico y no siempre se pueden obtener estas correlaciones. incluso por un sistema clásico probabilístico (teorema de Bell). Entonces, el entrelazamiento cuántico es especial, seguro, pero en cierto sentido, es una extensión de un "entrelazamiento" clásico probabilístico.
Finalmente, diría que es mucho más interesante comparar sistemas clásicos probabilísticos y sistemas cuánticos (probabilistas). No es muy interesante comparar los sistemas clásicos determísticos y QM.
No has descrito el enredo correctamente. ¿Qué tipo de cosas tienes que explicar para entender lo que está pasando en un experimento de entrelazamiento? Los problemas a menudo se parecen un poco a esto.
(1) Hay observables en A y B, llámelos Acorr, Bcorr, de modo que si compara los resultados de las mediciones después de que se hayan completado y la información sobre los resultados de la medición se haya transmitido a la misma ubicación, encontrará que están correlacionados. Entonces, podría ser que si está midiendo el espín de un electrón, se encuentre que los espines son opuestos con una probabilidad de 1, o con alguna probabilidad que difiera de 1/2 cuando se comparan.
(2) Hay observables en A y B, llámelos Anoncorr, Bnoncorr, de modo que si compara los resultados de las mediciones después de que se hayan completado y la información sobre los resultados de la medición se haya transmitido a la misma ubicación, encontrará que no están correlacionados. Entonces, podría ser que si estás midiendo el espín de un electrón, se encuentre que los espines son opuestos con una probabilidad de 1/2 y lo mismo con una probabilidad de 1/2.
(3) Hay casos intermedios. Y, en general, las correlaciones son tales que no coinciden con lo que obtendría si tuviera dos sistemas representados por variables estocásticas clásicas locales.
Puede haber complicaciones debido a un error de medición o lo que sea al evaluar los resultados de un experimento en particular. También puede encontrar fórmulas para precisar cómo difieren las probabilidades de coincidencia según los observables que elija. El problema básico es que la probabilidad de ver correlaciones cuando compara los resultados difiere de lo que esperaría de una teoría local que utiliza variables estocásticas clásicas. Específicamente, la probabilidad de una correlación entre los resultados comparados de las mediciones en sistemas entrelazados depende de qué medición se realizó en cada sistema.
Lo que la gente suele hacer a continuación es llegar a la conclusión de que la mecánica cuántica no es local (espeluznante), pero esta conclusión es falsa. La razón por la que no puede explicar los resultados de los experimentos sobre entrelazamiento utilizando variables estocásticas clásicas locales es que los sistemas cuánticos no pueden describirse mediante variables estocásticas clásicas. Están descritos por observables de imágenes de Heisenberg. Estos observables representan muchas versiones de un sistema dado, uno para cada posible resultado de medición que puede interferir entre sí. El sistema no tiene un solo valor hasta que lo mides, por lo que no puedes decir cuál es el valor. Podemos descartar la idea de que una cantidad medible tiene un valor único realizando experimentos cuyos resultados no pueden explicarse sin invocar múltiples versiones de los sistemas involucrados. estos incluyen experimentos de entrelazamiento y experimentos de interferencia de partículas individuales. La razón por la que no ve múltiples versiones de, digamos, su silla, es que cualquier interacción que haga que otro sistema dependa de dónde está su silla evita la interferencia: esto se llama decorerencia. Su silla afecta la luz que la rodea, ejerce presión sobre el suelo, etc., y esto evita interferencias.
¿Cómo explicamos los resultados de un experimento de entrelazamiento? Supongamos que hay dos experimentadores, Alice y Bob, que tienen sistemas cuánticos entrelazados entre sí. ¿Qué sucede cuando Bob mide su sistema? El aparato de medición se diferencia en múltiples versiones, cada una de las cuales ha registrado uno de los posibles resultados. Los registros de mediciones en un se correlacionan con los registros de mediciones en el sistema de Alice cuando se comparan los resultados de las mediciones porque los sistemas decoherentes que transportan los resultados de las mediciones también transportan información localmente inaccesible, lo que ayuda a generar la correlación. Los observables de los sistemas que llevan los resultados de la medición de Bob dependen de lo que Bob ha medido, pero los valores esperados de esos observables no dependen de la medición, consulte
http://arxiv.org/abs/1109.6223
http://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007 .
El valor esperado de un observable es solo la suma de (probabilidad de cada resultado) x (valor del observable para cada resultado) para todos los resultados y esto le brinda toda la información que la mecánica cuántica le permite obtener sobre ese observable. Debido a que es imposible obtener la información localmente inaccesible sobre las correlaciones midiendo solo el sistema de Bob o solo el sistema de Alice, esta información puede producir efectos mecánicos cuánticos que involucran múltiples versiones de cada sistema cuando los resultados de las mediciones se comparan a pesar de la decoherencia. Todas las comparaciones relevantes ocurren localmente porque las ecuaciones que describen cómo evolucionan los observables son locales.
"Sé que gran parte de la mecánica cuántica no es "intuitiva". Si alguien puede explicar por qué las partículas no tienen una propiedad definida, incluso antes de que las midamos, se lo agradecería. Gracias".
Creo que la respuesta corta es: "Porque así son las cosas". Hacemos el experimento y luego nos quedamos con el resultado.
Siempre vuelvo al experimento de las dos rendijas. ¿Cómo pasa un electrón/partícula a través de ambas rendijas y luego interfiere consigo mismo?
Llegué muy tarde a esta fiesta, pero no creo que las respuestas anteriores respondan a lo que estás preguntando.
Hay dos conceptos con los que está trabajando aquí. El primero es el indeterminismo fundamental de las medidas cuánticas y el otro tiene que ver con la no localidad.
¿Cómo sabemos que los fotones no tienen una variable oculta que determina inequívocamente el resultado de una medición? No creo que la gente haya abordado esta pregunta. Aquí hay un gran video que lo explica. La esencia de esto es que si asume que lo hacen, no es posible obtener los resultados que se obtienen en los experimentos que miden la polarización de manera secuencial.
No localidad. Mucha gente parece confundida acerca de lo que significa el resultado del teorema de Bell. Parecen implicar que uno no puede tener una "teoría realista local" según las desigualdades de Bell que se violan. Así que hay que decidir cuál tirar, realismo o localidad .
Esto es una tontería. No se puede tener un período de teoría local. ¿Una teoría local en qué sentido? en el sentido de que las elecciones sobre qué medir en el fotón A no deberían afectar el resultado de la medición del fotón B. Sin embargo, esto es exactamente lo que se observa. De alguna manera, el fotón B sabe qué pregunta Alice decidió hacerle a su fotón, incluso cuando esa decisión se toma fuera del cono de luz de B.
Curiosamente, cuando la medida de B y la elección de Alice están fuera del cono de luz de cada uno, hay un marco de referencia en el que primero ocurre la medida de B y solo entonces Alice elige qué medir. Sin embargo, en este marco de referencia interpretaríamos las cosas como que la elección realizada por Bob tiene un efecto en la medida de A. Entonces, ¿cuál es la causa y cuál la consecuencia?
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