¿Cómo se explica la naturaleza no local del entrelazamiento cuántico?

Por lo que entiendo, Einstein trató de introducir variables reales pero ocultas para eliminar la aparente naturaleza no local del entrelazamiento cuántico, pero la desigualdad de Bell mostró que el realismo local no es posible. He leído que los físicos creen en la localidad que en las variables ocultas porque los experimentos y la intuición lo dicen, por lo tanto, no tengo ningún problema con la inexistencia de variables ocultas.

Pero, ¿cómo se preserva entonces la localidad/causalidad en el caso del entrelazamiento cuántico, o más específicamente en el caso de dos partículas que tienen proyecciones de espín opuestas cuando el par EPR está separado como un espacio?

Dicho de otra manera, el entrelazamiento cuántico es local (porque no permite la transferencia de información superlumínica), pero permite correlaciones no clásicas entre partículas separadas similares al espacio. ¿Cómo se explica esta correlación sin violar la relatividad? Las partículas no se influyen entre sí, pero aún así están "correlacionadas". ¿Cómo son verdaderas estas declaraciones al mismo tiempo sin invocar variables ocultas? ¿ Cómo se hace la correlación?

Respuestas (2)

La mecánica cuántica es local, en el sentido de que no permite interacciones superlumínicas. Esto no contradice resultados como las desigualdades de Bell o cualquier cosa permitida por el entrelazamiento.

El punto es que la mecánica cuántica permite correlaciones que no pueden ser explicadas por ninguna teoría clásica local. Pero al mismo tiempo, estas correlaciones son tales que no pueden explotarse para lograr una comunicación superlumínica. Esto puede parecer un poco extraño, y podría decirse que lo es, pero es perfectamente coherente: existen tipos de correlaciones que no son locales pero que, al mismo tiempo, no se pueden utilizar para transportar ningún tipo de información.

Por supuesto, lo anterior es cierto en lo que respecta al formalismo actual de la mecánica cuántica. Las teorías que tratan de extender la mecánica cuántica pueden funcionar de manera diferente, pero hasta el momento no existe tal formalismo comúnmente aceptado.

Estimado @glS. ¿Cómo es posible que una teoría no relativista, como la mecánica cuántica ordinaria, respete el axioma básico de la relatividad especial? a saber, que la propagación superlumínica está prohibida
@ RamiroHum-Sah eso depende de lo que quieras decir exactamente aquí con "mecánica cuántica ordinaria". Como estoy seguro de que sabe, existen formalismos mecánicos cuánticos estándar que son relativistas. Pero si con "ordinario" te refieres aquí al formalismo no relativista, entonces tienes razón, no hay una noción intrínseca de "velocidad de la luz" en el marco. Lo que el marco te dice es que las correlaciones no locales no pueden explotarse para lograr una comunicación instantánea (...)
Así cualquier comunicación debe ocurrir a través de la velocidad natural dictada por la elección del hamiltoniano, es decir, de la teoría física que estás describiendo en el formalismo mecánico cuántico, y ahí es donde la noción de "luz" y "velocidad de la luz", y así se produce la imposibilidad de la comunicación superlumínica.
Tenía esta duda desde hace algún tiempo. Su argumento es espectacularmente claro y útil. Muchas gracias por su tiempo y consideración.
@ManasDogra hay exactamente cero controversia. Depende de su definición exacta de "local". QM es local en el sentido de que no permite la transferencia de información instantánea. Es no local en el sentido de que permite correlaciones que no se pueden escribir con teorías de variables ocultas locales. Las páginas de Wikipedia no contradicen esto, solo hay que leer detenidamente lo que se está escribiendo.
@glS En la pregunta original, pregunté "¿cómo se explica la naturaleza no local del entrelazamiento cuántico?", y usted dijo en el comentario anterior que la no localidad está en las correlaciones ... Entonces, ¿cómo se correlacionan las cosas en distancias similares al espacio? sin invocar variables ocultas ni nada clásico y sin violar la relatividad?
¿No he abordado solo eso unos pocos comentarios por encima de este? "¿ Cómo se correlacionan las cosas en distancias similares al espacio sin invocar variables ocultas o teorías clásicas?" bueno... con QM. Podrías argumentar que este es un aspecto poco intuitivo y/o algo que no se entiende completamente, e incluso podría estar de acuerdo con eso hasta cierto punto (aunque no creo que eso sea lo que pensaría la mayoría de las personas que trabajan en el campo), pero eso no es así. no cambia el hecho de que la teoría es perfectamente consistente y que no hay controversia sobre este aspecto específico
@ManasDogra solo para agregar un poco. Tiene razón al pensar que QM no es local en cierto modo. La localidad descrita en esta respuesta es simplemente sin señalización (o independencia de parámetros ya que no se mencionan las variables ocultas. QM no es local en el sentido de que no hay efectos causales locales (acción a distancia). Hay 2 definiciones de localidad , uno es la falta de señalización o independencia de parámetros y el otro es la causalidad local (el tipo de cosas que Einstein tenía en mente). La causalidad local se viola en cualquier teoría con o sin variables ocultas. Si la RS lo prohíbe, búsqueda abierta.
@glS "existen tipos de correlaciones que no son locales", por lo que QM no es local. QED

Tiene razón en que el teorema de Bell, junto con los resultados experimentales acumulados durante varias décadas, ha demostrado con un alto grado de certeza que la realidad cuántica no es local.

Las ecuaciones cuánticas se pueden reorganizar de muchas maneras, en particular por Bohm & Hiley para describir partículas locales reales acompañadas de una "onda piloto". Pero en cualquier reformulación de este tipo, la no localidad debe manifestarse en la naturaleza de la onda piloto (o similar) y sus interacciones con la partícula. De lo contrario, no podrá predecir los resultados de todos esos experimentos, y tampoco será más una formulación cuántica equivalente sino una teoría física competidora.

Las sugerencias de que el universo es, por lo tanto, localmente "real", solo porque las partículas lo son, plantean la pregunta de qué se entiende por tal "realidad" si la realidad más completa implica la presencia de fenómenos no locales que las dirigen.

Quizá, irónicamente, Bohm se puso filosófico y su motivación fue tanto extraer la no localidad a través de lo que llamó el "orden implicado" del Universo; cortar las partículas locales reales de su onda piloto fue, en cierto sentido, solo un subproducto de su búsqueda. Pero incluso él no tenía una propuesta concreta sobre cómo interactuaba la ola.

Usted pregunta sobre el caso de dos partículas [entrelazadas] que tienen espín opuesto, cuando se separan en el espacio. Las propiedades relevantes del par separado por espacios se describen mediante una única ecuación de onda cuántica. Cualquier modelo "determinado en la fuente" es un ejemplo de realismo local y no pasa la prueba de Bell. Así, el entrelazamiento es intrínsecamente no local. (Esta fue la demostración esencial del experimento seminal de Alain Aspect). Pero si los eventos de medición posteriores pueden estar relacionados retrocausalmente sigue siendo un tema de profundo debate. Por ejemplo, uno puede tratar de distinguir entre la causalidad cuántica (medida) y la causalidad temporal, permitiendo que el flujo causal aparente (clásico) de eventos en el tiempo sea localmente subjetivo.

Algunas de las cuestiones sobre qué significan "causalidad", "local" y "realismo" para diferentes personas en este contexto son examinadas por Adrian Wüthrich en Locality, Causality, and Realism in the Derivation of Bell's Inequality

¡ Entonces algunos físicos creen que SR se viola en el entrelazamiento cuántico!
@ManasDogra ¿Cómo es posible que una teoría no relativista, como la mecánica cuántica ordinaria, respete el axioma básico de la relatividad especial? a saber, que la propagación superlumínica está prohibida
@RamiroHum-Sah NRQM no obedece a STR porque no tiene ningún postulado relacionado con STR. Esto también se puede ver fácilmente si calculamos las amplitudes de transición a separaciones similares al espacio que resultan ser distintas de cero en NRQM.