¿Es posible que más de dos partículas se enreden de forma cuántica?

Entonces sé que dos partículas se pueden entrelazar de forma cuántica, pero ¿es posible que más de dos partículas se enreden de forma cuántica? La mayoría de las descripciones proporcionan casos de dos partículas, así que me pregunto. (Es difícil pensar en tres partículas enredadas en espín, más o menos).

la naturaleza no tiene problemas. piensa en cristales.
Ninguna respuesta hasta ahora parece abordar el conocido fenómeno de la monogamia del enredo. Si A está muy entrelazado con B, no puede estar altamente entrelazado con C. En particular, si A está muy entrelazado con B, no puede estar entrelazado con C. Dicho esto, es fácil construir estados donde todas las biparticiones están entrelazadas.

Respuestas (3)

Sí, puedes tener tantas partículas entrelazadas como quieras. Puede ser bastante engorroso lograrlo, pero en principio se puede hacer. Los estados entrelazados multipartitos en realidad se encuentran en el corazón de un tipo especial de computación cuántica, llamada computación cuántica basada en mediciones. Aquí, comienza desde un gran estado entrelazado de muchas partes (generalmente llamado estado de clúster) y al realizar ciertas mediciones en ciertas partes del estado, logra el estado requerido del resto del sistema. Es posible que desee buscarlo en Google, hay bastante literatura sobre este tema.

Los estados entrelazados multipartitos, sin embargo, tienen grandes inconvenientes: como ya dije, no siempre son fáciles de preparar y, en segundo lugar, rápidamente se vuelve difícil clasificar su entrelazamiento. Permítanme ilustrar esto en un sistema de dos y tres qubits.

Con dos qubits, es fácil decidir si un sistema dado está entrelazado o no: la positividad del rastro parcial es una condición necesaria y suficiente para la separabilidad. Pero con tres qubits (identifiquémoslos con A, B y C) las cosas empiezan a complicarse un poco. Puede considerar tres biparticiones de todo el sistema, A|BC, B|CA, C|AB, y observar sus propiedades de separabilidad. Ahora bien, puede suceder que el estado sea separable con respecto a la partición A|BC pero no a la partición C|AB. (No estoy completamente seguro de esto, pero así es como funciona para los estados gaussianos de variable continua). Incluso podría encontrar que los tres rastros parciales son positivos, pero no podrá encontrar un estado separable de los tres sistemas (estos estados se denominan entrelazados). Entonces, en principio, puedes tener estados completamente inseparables,

Y ahora, imagina ir a cuatro qubits. Ahora puedes separar el sistema en 2+2 o 1+3 subsistemas y las posibilidades crecen. Entonces se vuelve casi imposible clasificar el entrelazamiento del estado dado. Y la cuantificación del entrelazamiento de sistemas tan complejos es aún más problemática.

Ondrej Crnotik También existe la posibilidad de que todo el universo haya sido creado en un estado cuántico entrelazado.
Hay algo de confusión aquí. También existen estados enlazados entrelazados para sistemas bipartitos. Sin embargo, la dimensión total del espacio de Hilbert debe ser mayor que 6.

Sí, y el récord más alto es de 3000 partículas cuánticas entrelazadas https://www.livescience.com/50280-record-3000-atoms-entangled.html

Quiero agregar esta respuesta, ya que la pregunta anterior se señala como un duplicado de una reciente. Mi respuesta es, como dije en un comentario anterior, que todos los estados de la mecánica cuántica están enredados y dado que, en principio teórico, una sola función de onda puede describir el universo, la respuesta al título debería ser automáticamente sí.

Al leer estas respuestas, me doy cuenta de que el físico general y el físico alineado con la computación cuántica dan una definición física diferente para el entrelazamiento. Quieren decir que en las computadoras cuánticas, si en el laboratorio uno pudiera controlar una muestra para que los números cuánticos deseados se enreden, en efecto " conocerá el enredo" por construcción. Esta es la forma en que se responde y acepta la pregunta, así que supongo que la pregunta era de un marco de computación cuántica.

Sin embargo, en una definición general de la palabra enredar en el diccionario webster

a: para envolver o torcer juntos: ENTRETEJIR

esto es lo más cercano a la condición matemática.

Enredar como se usa en física debería tener nuevas entradas.

Todas las variables en una función mecánica cuántica están enredadas, es decir, el valor de una depende a través de las ecuaciones diferenciales del valor de las otras y son consistentes con la definición del diccionario anterior. Se debe dar una nueva entrada para la computación cuántica.

Estoy totalmente en desacuerdo. En física, la palabra entrelazamiento tiene un significado preciso que es el 'teórico de la información' al que se alude en otras respuestas. Si otras ramas de la física no están familiarizadas con ese significado, no debe intentar sustituir el significado común en inglés de esa palabra. La energía es algo muy preciso que se mide en Joules aunque mi campo no sea la termodinámica. En la medicina china (y en la vida cotidiana), la energía es una cosa diferente (nos 'sentimos llenos de energía'). Tenga en cuenta que Schroedinger eligió la palabra enredo para significar precisamente lo que se quiere decir en otras respuestas.
@lcv por eso pido una nueva entrada al significado de la palabra. Incluso en los significados cotidianos, a menudo hay más opciones. Cuánto es así cuando la palabra se usa de una manera matemáticamente concisa en la computación cuántica. No olvide que este es un sitio para preguntas de física general, todo tipo de física, no solo computación cuántica. . ¿Por qué no estaría de acuerdo con tener una definición separada para la computación cuántica? En principio todo está entrelazado "de forma cuántica". Conocer exactamente el entrelazamiento es un paso más en la descripción de la mecánica cuántica.
Primero, no se trata de computación cuántica. Como decía la palabra enredo (o más bien la Verschränkung alemana) fue utilizada por Schroedinger en 1935 para designar lo que entendemos hoy. ¿Le gustaría que la palabra 'energía' tuviera un significado diferente en termodinámica y en dinámica de fluidos? Por supuesto, la palabra energía tenía un significado en inglés (y en todos los idiomas) mucho antes de Carnot, Joule, etc. Pero ahora en física lo usamos con un significado muy específico.
@lcv "la física la usamos con un significado muy específico" ¿me puede dar un enlace para este significado muy específico? La respuesta de pankajdoharey, que obtuvo 3 votos a favor, ilustra lo que quiero decir como diferencia entre los físicos "Sí, y el registro más alto es de 3000 partículas entrelazadas cuánticas". Cuando un cristal tiene ~ 10 23
Un estado cuántico se llama entrelazado si no se puede escribir como un estado separable, es decir, en la forma ρ = j pag j ρ j A ρ j B . Si hay más de un distinto de cero pag j dicho estado también se denomina clásicamente correlacionado porque cualquier estado clásico (bipartito) se puede escribir de esta manera. Ver en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement . Con respecto a los cristales: ¿puede probar (experimentalmente) que cualquier bipartición está enredada? A decir verdad, hay algunos resultados en esta dirección, pero esta es otra historia.
@lcv bueno, los estados cristalinos están enredados en esta definición ... La mecánica cuántica es una teoría. Experimentalmente, si la teoría de QM no funcionara, funciones de onda y todo, no habría cristales. la existencia de cristales en sí misma es un hecho experimental (rayos x, etc.)
No creo que puedas probar fácilmente lo que acabas de decir. Tal vez esté aludiendo al hecho de que la función de onda para un sistema de partículas fermiónicas indistinguibles tiene que ser antisimétrica bajo intercambio de partículas. Durante mucho tiempo se ha debatido si esta forma de 'enredo' era observable. Pero esta es otra historia. Tenga en cuenta que su definición (en el último párrafo de su respuesta) es exquisitamente suya y también funcionaría para el mundo clásico. Estaría feliz de discutir a través del chat si quieres saber más
@lcv detengamos esto, ya que es obvio que no estamos de acuerdo. Por supuesto, no habría cristal si no hubiera una función de onda que lo describiera. La mecánica clásica y la termodinámica no establecen estados ligados con la estructura cristalina estudiada a través de experimentos de rayos X. en.wikipedia.org/wiki/Crystal_structure . usted está hablando de medidas de números cuánticos y yo estoy hablando de soluciones mecánicas cuánticas Ψ
podemos estar en desacuerdo sobre muchas cosas, ¡pero no sobre una definición! La definición de entrelazamiento es lo que es debido al (duro) trabajo de Schroedinger, Einstein, Bell y muchos otros. El entrelazamiento es un fenómeno cuántico exquisito que no tiene una contraparte clásica, lo que usted propone tomando la entrada de Webster como esencialmente 'interconectada' funcionaría también en el mundo clásico. Su definición simplemente no es la forma en que se usa en física .