¿Por qué se considera que el entrelazamiento cuántico es un enlace activo entre partículas?

De todo lo que he leído sobre la mecánica cuántica y los fenómenos de entrelazamiento cuántico, no me queda claro por qué se considera que el entrelazamiento cuántico es un vínculo activo. Es decir, se afirma cada vez que la medida de una partícula afecta a la otra.

En mi cabeza, hay una explicación menos mágica: la medida entrelazada afecta a ambas partículas de una manera que hace que sus estados sean idénticos, aunque desconocidos. En este caso, medir una partícula revelará información sobre el estado de la otra, pero sin una modificación instantánea mágica de la partícula remota entrelazada.

Obviamente, no soy el único que tuvo esta idea. ¿Cuáles son los problemas asociados con esta vista y por qué se prefiere la vista mágica ?

"¿Por qué se considera que el entrelazamiento cuántico es un vínculo activo entre partículas?" ¿Porque la mayoría de la gente no puede pensar en correlación sin causalidad?
Consulte: en.wikipedia.org/wiki/Quantum_pseudo-telepathy para ver un ejemplo de lo que puede hacer la coordinación cuántica sin comunicación.

Respuestas (9)

El entrelazamiento se presenta como un "vínculo activo" solo porque la mayoría de las personas, incluidos los autores de libros y artículos populares (ya veces incluso impopulares, usando las mismas palabras de Sidney Coleman), no entienden la mecánica cuántica. Y no entienden la mecánica cuántica porque no quieren creer que sea fundamentalmente correcta: siempre quieren imaginar que hay algo de física clásica debajo de todas las observaciones. Pero no hay ninguno.

Tienes toda la razón en que no hay nada activo en la conexión entre las partículas entrelazadas. El entrelazamiento es solo una correlación , una que puede afectar potencialmente a todas las combinaciones de cantidades (que se expresan como operadores, por lo que el espacio para el tamaño y los tipos de correlaciones es mayor que en la física clásica). Sin embargo, en todos los casos en el mundo real, la correlación entre las partículas se originó a partir de su origen común, alguna proximidad que existió en el pasado.

La gente suele decir que hay algo "activo" porque imagina que existe un proceso real conocido como "colapso de la función de onda". La medición de una partícula en el par "provoca" el colapso de la función de onda, lo que también influye "activamente" en la otra partícula. El primer observador que mide la primera partícula también logra "colapsar" la otra partícula.

Esta imagen es, por supuesto, defectuosa. La función de onda no es una onda real.Es solo una colección de números cuya única habilidad es predecir la probabilidad de un fenómeno que puede ocurrir en algún momento en el futuro. La función de onda recuerda todas las correlaciones, porque para cada combinación de medidas de las partículas entrelazadas, la mecánica cuántica predice alguna probabilidad. Pero todas estas probabilidades también existen un momento antes de la medición. Cuando las cosas se miden, uno de los resultados simplemente se realiza. Para simplificar nuestro razonamiento, podemos olvidarnos de las posibilidades que ya no sucederán porque ya sabemos lo que sucedió con la primera partícula. Pero este paso, en el que las probabilidades generales originales para la segunda partícula fueron reemplazadas por las probabilidades condicionales que toman en cuenta el resultado conocido que involucra a la primera partícula, es solo un cambio de nuestro conocimiento, no una influencia remota de una partícula sobre la otra. Ninguna información puede ser respondida más rápido que la luz usando partículas entrelazadas. La teoría cuántica de campos facilita la demostración de que la información no puede propagarse a través de separaciones similares al espacio, más rápido que la luz. Un hecho importante en este razonamiento es que los resultados de las mediciones correlacionadas siguen siendo aleatorios: no podemos obligar a la otra partícula a medirse "hacia arriba" o "hacia abajo" (y transmitir información de esta manera) porqueno tenemos este control ni siquiera sobre nuestra propia partícula (ni siquiera en principio: no hay variables ocultas, el resultado es genuinamente aleatorio de acuerdo con las probabilidades predichas por QM).

Recomiendo la excelente conferencia del difunto Sidney Coleman Quantum Mechanics In Your Face, quien discutió este y otros temas conceptuales de la mecánica cuántica y la pregunta de por qué la gente sigue diciendo tonterías al respecto:

http://motls.blogspot.com/2010/11/sidney-coleman-quantum-mechanics-in.html

"Pero no hay ninguno" - ¿alguna vez has leído "Camino a la realidad" de Penrose?
Sí, es uno de esos cientos de libros populares erróneos escritos por personas que realmente no entienden la mecánica cuántica a los que me refería.
Su explicación tiene sentido, pero hay muchas interpretaciones de la Mecánica Cuántica en sí, ¿verdad? De Wikipedia , ¿a cuál pertenece tu explicación?
Esta pregunta es una pregunta sobre los fundamentos de la mecánica cuántica en sí misma, usando el lenguaje popular descuidado, sobre interpretaciones. La frase "interpretación de la mecánica cuántica" en sí misma es muy engañosa. Como dirían Sidney Coleman y otros, si hay algo que interpretar, es la física clásica, no la mecánica cuántica. La mecánica cuántica es una teoría bien definida que contiene tanto las leyes dinámicas y sus matemáticas como las reglas sobre cómo conectarlas con las observaciones y la respuesta fue sobre lo último. No hay lugar para excusas vagas o "interpretaciones" aquí.
No lo sé... pero tu respuesta parece contradecirse. si no hay transferencia mágica de información, y si el resultado es genuinamente aleatorio, entonces debería ser posible, en principio, violar ciertas leyes de conservación, ¿no? (ya que, por lo que puedo decir, el entrelazamiento se trata principalmente de conservar cosas como el momento angular, etc.)
No, es fácil probar que las cantidades conservadas en efecto se conservan. Se reduce al conmutador cero entre ellos y el hamiltoniano. El error que probablemente esté cometiendo es que está calculando la cantidad conservada a partir de los valores observados de, por ejemplo X , pags etc. y asumiendo que era la energía antes de eso y después de eso. Pero no es ninguno. La cantidad conservada en general no conmuta con los observables observados, por lo que su valor antes y después del experimento es diferente a una función clásica con los valores medidos sustituidos. No hay contradicción.
En otras palabras, está tratando de negar el principio de incertidumbre para las cantidades medidas y las conservadas. De lo contrario, para el momento angular de los 2 fotones, la ley de conservación del momento angular y conservación de la paridad es la herramienta que nos permite derivar el estado entrelazado.
"El entrelazamiento es solo una correlación" que no encaja con el teorema de Bell.
+1 Excelente respuesta. Esto es lo primero que tiene sentido sobre el entrelazamiento cuántico.
Una pregunta: ¿es su opinión que los experimentos de desigualdad de Bell son inherentemente defectuosos, o hay una explicación diferente para sus resultados que no implica la no localidad? (¿Esa explicación sería entonces no realista, supongo?) Me refiero a experimentos que afirman haber demostrado que diferentes mediciones del giro de una partícula entrelazada A muestran una mayor correlación con las mediciones de la partícula B, cuando se toman bajo ciertos ángulos relativos ( aunque, todavía no entiendo por qué esta relación debe ser lineal según la física clásica).
No hay nada defectuoso en estos experimentos, y la explicación correcta es, de hecho, la mecánica cuántica: el realismo está mal en la Naturaleza, mientras que la localidad es correcta.
@LubošMotl Gracias por vincular el video con Sidney Coleman. Qué conferencia, y el análisis que presenta concuerda perfectamente con mi comprensión. Sin embargo, no estoy de acuerdo con su declaración aquí "La función de onda no es una onda real". Parece que el punto de vista de SC era que no hay nada más real que los estados cuánticos.
Tu punto de vista es sesgado. Hay muchas formas válidas de interpretar la mecánica cuántica, pero usted ha optado por seguir el camino de decir que conoce la forma correcta, y todos los demás están equivocados. Si bien ciertamente hay muchas personas que no entienden la mecánica cuántica, es absolutamente cierto que hay muchas teorías alternativas e interpretaciones científicas matemática y experimentalmente válidas. Decir que solo hay uno es simplemente falso.
Solo hay una teoría de la mecánica cuántica y está bien definida. "Interpretar" significa describir lo que la teoría requiere saber y lo que predice y cómo. Todas estas preguntas científicamente significativas se responden sin ambigüedades en la mecánica cuántica, como en otras teorías, y uno lo sabe o no. Uno puede describir las predicciones en diferentes idiomas y/o con diferentes imágenes, formalismos o enfoques matemáticamente equivalentes, pero solo hay una teoría, que incluye todas las reglas de lo que es observable, lo que no, etc., y divergir de esta verdad significa estar equivocado.
@LubošMotl, lo que no entiendo de tu respuesta es por qué Einstein llamó a esta "acción espeluznante a distancia". ¿Es que la Mecánica Cuántica no era una ciencia completa en ese entonces, por lo que todavía no había una teoría para explicarla?
Einstein lo llamó "una acción espeluznante a distancia" porque no entendía cómo funcionaba la mecánica cuántica y siempre asumió implícita e incorrectamente que la teoría fundamental tenía que ser clásica. La correlación en QM ocurre sin ninguna acción a distancia, no hay nada espeluznante en el enredo, así es como funciona la Naturaleza todo el tiempo, y QM es perfectamente compatible con la localidad y la simetría y relatividad de Lorentz. La mecánica cuántica es consistente y completa y es la teoría . Las teorías explican la naturaleza. Nada más puede explicar una teoría suficientemente fundamental como QM.
Su suposición de que "algo más debería explicar la mecánica cuántica" es prácticamente el mismo error que cometió Einstein cuando inventó su terminología engañosa, y lo hacen prácticamente todas las demás personas que tienen algún problema psicológico con la mecánica cuántica. Simplemente no está dispuesto a aceptar el hecho científico esencial y establecido sobre la naturaleza de que la teoría más fundamental que describe la naturaleza puede ser algo más que una teoría clásica que describe el "estado objetivo de las cosas". ¡ Pero la teoría fundamental de la Naturaleza es cuántica, es decir, no clásica!
@LubošMotl, el último "eso" en mi comentario anterior se refería al entrelazamiento cuántico, no a la mecánica cuántica. Entiendo que QM es una teoría independiente, no necesita otra teoría para que tenga sentido.
Estimado @GetFree, no importa si "eso" representaba "mecánica cuántica" o "entrelazamiento cuántico". Este último es solo una característica omnipresente inevitable del primero. Casi todos los estados en el espacio de Hilbert están enredados; casi todas las predicciones para pares de cantidades en casi todos los problemas de QM "compuestos" muestran correlaciones de tipo entg. La palabra entrelazamiento no se acuñó hasta 1935, pero las predicciones de la mecánica cuántica que hoy clasificamos como "implicaciones del entrelazamiento" se conocen desde 1927, si no 25. Las contribuciones de EPR+Schrödinger de 1935 fueron solo en terminología.
Cuando dices "esta probabilidad se realiza", el problema es que se realiza, globalmente, para toda la función de onda. El corrolorio es que no puede transmitir información de esta manera, pero es inequívoco que aplicar una interacción hamiltoniana localmente cambiará la función de onda en todas partes y romperá la coherencia, según el teorema de Bell. Puedes decir "esto no es acción a distancia", y en términos de transferencia de señales, tendrías razón, pero está sucediendo algo extraño en el formalismo si eres cualquier cosa menos un positivista radical.
Estimado Jerry, la función de onda no está "localizada en lugares" de una manera simple. La función de onda es la descripción de todo el conocimiento. No es una función del espacio, como los campos son funciones del espacio. Para 2 partículas, es una función de ambos vectores r 1 y r 2 . Entonces no tiene sentido decir que "la función de onda cambia en todas partes". Lo relevante es si los observables cambian en alguna parte. Y la localidad de QFT garantiza que no lo harán. Además, solo usé la palabra "realizado" después de "resultado", no "probabilidad", por lo que solo estás distorsionando todo lo que escribí.
No ocurre nada extraño o no local en la teoría cuántica de campos y uno puede demostrarlo de manera explícita, rigurosa y precisa a partir del formalismo cuántico real. Estar seguro de que nada extraño o no local ocurre QFT significa entender QFT completamente sin defectos . No implica ser un "positivista radical" o cualquier otra declaración filosófica extraña. Estas son solo preguntas de física totalmente agudas en QFT que no tienen nada que ver con la filosofía mientras uno siga siendo científico.
El enlace activo se debe a que Bell mostró que las correlaciones no se pueden hacer con propiedades preexistentes. Si lo fuera, hay 2 ^ 3 = 8 posibles configuraciones "desconocidos" en el experimento mental de Bell. Demostró que los experimentos repetibles distinguen entre "desconocido" e "inexistente", lo que también muestra que la publicación de su blog sobre "la ignorancia y la incertidumbre son sinónimos" es incorrecta. Demostró que no se debe a la ignorancia de algunas propiedades "desconocidos". Mostró que no existen antes de la medición. La acción espeluznante sigue inmediatamente para asegurarse de que los fotones sepan qué hacer, ya que no está planificado previamente.
Estimado Luboš, creo que entiendo su explicación. Los otros comentaristas parecen no entenderlo. Solo hay uno, Jerry Schirmer, que afirma que la función de onda debe cambiarse 'en todas partes', ya que la función de onda tiene la distribución de probabilidad para todo el espacio, y si cambia para una partícula, la función de onda de la otra también debe cambiarse. , incluso si están en lugares separados en el espacio. Pero, ¿puede decirme algo sobre eso un poco más explicado y puede explicar qué dice el experimento en sí mismo en QM y EPR, medimos qué primero y luego qué?
Gracias por esto, finalmente CASI entiendo. Ahora me parece que, si " Si Bob toma una medida en la dirección y, las medidas de Alice no estarán correlacionadas. Si Bob toma una medida en la dirección x (corregida), los resultados estarán correlacionados: Alice siempre medirá lo contrario girar." Si Bob mide y, Alice todavía tiene que medir x correctamente (dijiste que Alice siempre mide x)? Entonces no estará correlacionado (¿qué será, el giro x e y no estará correlacionado?). ¿Por qué, hay una correlación entre el espín x e y?
No entiendo este punto de vista en absoluto. En particular, la afirmación de que "es sólo un cambio de nuestro conocimiento". ¡No, no es! sabemos que la elección de los experimentadores de qué medir en un extremo necesariamente afecta el resultado del experimento en el otro extremo. Tiene que haber alguna forma de propagación de información a menos que creas en el superdeterminismo. El punto de vista de que "bueno, así es como funciona QM" está bien, nadie lo discute, pero esta pieza en particular está lejos de entenderse y algo está esperando ser entendido aquí.
Estimado @elelias: no es una pena, la mayoría de los profanos e incluso muchos de los que no se consideran profanos, pero no deberían comprender estos puntos básicos sobre la mecánica cuántica. La función de onda es una contraparte compleja de las distribuciones de probabilidad (en espacios de fase en la física clásica). Refleja el conocimiento incompleto del observador. Cuando el observador aprende algo sobre el resultado de una medición, el conocimiento aumenta y, por lo tanto, la función de onda cambia tautológicamente: colapsa. No hay no localidad o acción a distancia en nuestro mundo cuántico.
@Luboš Motl: Si es solo una actualización del conocimiento, ¿por qué la medición parece tener un efecto físico? En particular, si realiza mediciones en serie del tipo correcto en repeticiones idénticas del mismo experimento, entonces las estadísticas de la medición final pueden ser diferentes del caso si faltaran las mediciones intermedias, como si el colapso "realmente estuviera sucediendo" ( y esto funcionará incluso si no "mira" los resultados de ellos y actualiza SU conocimiento, sino que solo registra el final)?
Y, por lo tanto, parece que la medida actualiza su conocimiento Y tiene un efecto físico.
Estimado @The_Sympathizer: todos los efectos físicos están codificados en el conocimiento del observador. Entonces, actualizar el conocimiento de uno y experimentar un cambio físico es exactamente lo mismo . Como millones de personas, asumes que "la realidad" y "el conocimiento sobre la realidad" son dos cosas separadas. Pero en mecánica cuántica, simplemente no lo son. La única forma en que la realidad puede tener algunas propiedades es que la realidad sea medida por un observador.
@Luboš Motl: Entonces, ¿cómo surgen los "observadores", si no hubiera realidad sin ellos, es decir, antes de que evolucionaran los humanos u otras criaturas adecuadamente competentes? ¿No reduce esto efectivamente la edad del Universo de 13.800 millones de años a un valor mucho menor?
Si habla del período en el que fue posible percibir y discutir las observaciones y deducir las leyes de la naturaleza que las gobiernan, de hecho, ese fue solo un período mucho más corto que 13.800 millones de años, los períodos recientes en los que existió un observador. La oración anterior simplemente dice que cuando existe un observador, existe un observador. Es una tautología. ¿Dudas que sea verdad? Cuando pregunta sobre el "aumento de los observadores", no entiende el punto.
Pierdes el punto porque el observador es el sujeto que observa el mundo, no alguien a quien se debe mirar desde afuera. Si algo se mira desde fuera, no merece el estatus de observador en esa situación. Estás programado para impulsar esta visión externa y "objetiva" del Universo, pero la mecánica cuántica muestra que está mal (aunque solía estar bien en la física clásica). Solo el punto de vista del observador sobre el mundo es correcto y las observaciones están limitadas por las leyes probabilísticas de la mecánica cuántica.
@The_Sympathizer El observador no necesita tener la capacidad de comprender la observación. Por ejemplo, un átomo que se transmuta debido a la aceptación de un neutrón de un decaimiento espontáneo de otro átomo sería un "observador". La razón por la que nos enfocamos tanto en los observadores humanos es que, bueno, podemos observar y compartir nuestra experiencia con otros humanos muy fácilmente. Y dado que toda la ciencia proviene en última instancia de la observación (es decir, estar enredado con nuestro entorno), es lo más relevante para la ciencia. Pero eso no significa que los átomos no se descompongan si no hay humanos para verlos hacerlo :)
@Luboš Motl, otros: creo que finalmente logré precisar qué está pasando con esto. El truco clave es que la mecánica cuántica describe, como usted dice, un punto de vista del Universo que es desde la perspectiva de lo que yo llamaría un agente activo y participativo, y no un observador clásico "separable". Filosóficamente, tenemos que abandonar la habitual distinción normativa sujeto/objeto en la que el sujeto es un "espectador de la nada" que todo lo ve y que está aparte e es independiente del objeto observado. (continuación)
(continuación) Los agentes, sin embargo, no son necesariamente humanos; en cambio, son solo sistemas a los que podemos atribuir un sentido muy general de "conocimiento" como "poseer información", y capaces de procesar y almacenar nueva información que recuperan de interacciones con otros sistemas. Cómo hacen esto exactamente no es importante, y el "agente" en la teoría es un poco una construcción ficticia, al igual que las "partículas" y todo lo demás: son modelos científicos. La información del agente está modelada por la función de onda, ψ (o más generalmente el vector ket, | ψ ⟩ ). (continuación)
(continuación) Describe todos los parámetros físicos de manera simultánea y complementaria. La cantidad de información disponible para cada parámetro, en bits (u otras unidades informáticas), viene dada por la entropía de Shannon negada para ese parámetro. El "colapso de la función de onda" significa simplemente la actualización de la información con la entrada de nueva información. Sin embargo , eso no significa que la adquisición de información sea pasiva, el hecho de que la evolución "comienza de nuevo" a partir de la función de onda colapsada, o, al menos, lo modelamos como comenzando desde allí, pero definitivamente comienza de nuevo desde (continuación)
(continuación) algo diferente, y esto es observable con consultas en serie ("medidas") como una diferencia en las estadísticas de las consultas posteriores dependiendo de si las anteriores estuvieron presentes o no en muchos ensayos repetidos, significa que hay un físico real efecto sobre el sistema. Las leyes de la teoría cuántica, además, restringen estos efectos de modo que la única forma de eliminarlos es que el agente reciba información cero.
Y debido a que los agentes no son necesariamente humanos per se, la teoría no es inaplicable para describir el Universo antes de eso, pero cada vez que lo hacemos, suponemos que es el punto de vista de al menos algún agente ficticio que está presente allí . , no una vista "de la nada".
Y esto también aborda por qué, digamos, la idea sobre la decoherencia, donde un agente instanciado físicamente solo evoluciona hacia una superposición de estados punteros y no uno único: porque la vista del agente instanciado físicamente que estamos describiendo con el la superposición pertenece a algún OTRO agente, y la superposición aquí simplemente significa que el último agente no está seguro del estado del primero.
El colapso final es subjetivo para el segundo agente cuando interactúa con el primer agente y adquiere el estado del puntero. Un tercer agente vería repetirse el mismo proceso de superposición para el segundo. El truco es recordar que cada vez que introducimos un ψ -descripción también estamos introduciendo otro agente , no estamos "fuera" del Universo. Los mundos múltiples y otras teorías son más intentos de tratar de restablecer esa visión "exterior", y todas requieren compromisos de algún tipo y, además, no se pueden comprobar porque en realidad no podemos llegar a ese exterior.
Y también, a pesar de que el colapso parece "dramático", la adquisición del estado del puntero del otro agente macroscópico es en realidad solo una interacción muy leve, medida por la cantidad de bits que adquiere versus la cantidad total de bits para describir todo agente macroscópico. Entonces, el "colapso" del "gato de Schrödinger" en realidad no es tan dramático como parece a primera vista, es solo nuestra intuición lo que nos hace pensar que esto es algo "grave".
No, @The_Sympathizer: simplemente no es cierto que la mecánica cuántica solo usa el término "observador" por razones estúpidas. La aplicación de las leyes de la mecánica cuántica depende de la existencia de observaciones, observaciones conscientes, si lo desea. En la física clásica, los observadores pueden eliminarse y volverse irrelevantes, pero ese simplemente no es el caso en QM.
@Luboš Motl Entonces, si requiere un observador consciente, ¿eso hace que técnicamente no tenga sentido hablar de una época en el Universo anterior a los observadores conscientes y, por lo tanto, uno tiene que calificar cualquier conversación sobre "13,8 mil millones de años de cósmica tiempo" o los "4.600 millones de años de historia de la Tierra" y así sucesivamente?
No, solo significa que solo tiene sentido científico hablar sobre las propiedades del Universo primitivo tal como se derivan de observaciones reales realizadas por observadores reales, es decir, recientemente. Estas propiedades no tenían valores particulares "independientemente de los observadores". La forma de los cúmulos de galaxias, que se originaron a partir de las fluctuaciones cuánticas durante la inflación, era desconocida y, por lo tanto, "sus valores particulares" no existían antes de una observación.
@Lubos Motl: Entonces, si literalmente no existió, entonces es sensato decir que la edad "verdadera" del universo, medida por la duración de lo que realmente existe , es realmente tan larga como la de los humanos, o incluso la conciencia humana. ?
No, la verdadera edad del Universo es otra cantidad física que puede ser, y de hecho es, reconstruida a partir de mediciones = observaciones (del ritmo de expansión de las galaxias y otras cosas). Entonces, si ninguna observación de eso tuvo lugar hace 5 mil millones de años, solo significa que se desconocía la edad del Universo, no que fuera cero.
¡Es incorrecto decir que la Naturaleza es cuántica, es decir, no clásica! La naturaleza abarca todos los aspectos de sí misma, incluidas las funciones de la mente humana.
Esto no permite MWI, onda piloto y algunas otras interpretaciones deterministas, así que ¿alguna parte no debe ser incorrecta? ¿Su uso de la probabilidad permite un guión determinista subyacente donde la probabilidad solo existe para los observadores locales? Todas estas son interpretaciones consistentes y, sin embargo, ¿parece saber más que todos sus defensores?
Estimado Kusin, no, la física no permite MWI, ondas piloto ni ningún guión determinista subyacente. No, no son "interpretaciones consistentes". Ambos son internamente inconsistentes e incompatibles con los datos empíricos y los principios y patrones generales que se han extraído de esos datos.
Respuesta muy decepcionante Lubos, ¿puede explicar cómo un modelo estadístico local no realista puede reproducir correlaciones QM que violan lo que puede obtener con un modelo local?
Querido Jonny, el propósito de la ciencia es buscar respuestas correctas, no respuestas "no decepcionantes". Su pregunta es equivalente a "por qué funciona la mecánica cuántica". Simplemente lo hace. La mecánica cuántica (en versiones como la teoría cuántica de campos) es una teoría local no realista. Ninguna teoría realista, ya sea local o no local, puede funcionar.

Deseo completar la respuesta de @Luboš Motl, a la que estoy de acuerdo. Mi punto es por qué la gente continúa cometiendo este error de un enlace activo. Este error está relacionado con una de las propiedades más interesantes de la mecánica cuántica, el teorema de Bell . Se puede argumentar que cualquier teoría física es una teoría de variables ocultas, siendo la variable oculta la descripción del estado de un objeto tal como está escrito por el teórico que lo describe. Para la teoría cuántica, la función de onda del objeto es la variable oculta .

El teorema de Bell establece que la predicción de la teoría cuántica no puede ser descrita por ninguna teoría local de variables ocultas. Más precisamente, para cualquier estado entrelazado, puede encontrar un conjunto de medidas con estadísticas que contradicen cualquier teoría de variable oculta local. Las tres posibles explicaciones son:

  1. La naturaleza no es local: su descripción física es un objeto físico real, y existe un vínculo no local activo entre las dos partículas entrelazadas.
  2. La naturaleza no es realista: su estado físico es solo una aproximación y no tiene un significado real.
  3. La naturaleza no es cuántica.

(1) es mucho más fácil de explicar y aparece a menudo en la divulgación científica, principalmente porque (2) es mucho más difícil de explicar y aceptar. Pero creo que la mayoría de los investigadores que trabajan con entrelazamiento prefieren la explicación (2). La intuición de Einstein era 3 (antes del teorema de Bell), porque no podía aceptar (1) y (2).

Curiosamente, el artículo original de Einstein de 1936 sobre la paradoja EPR trataba de un caso en el que se puede encontrar fácilmente una teoría de variable oculta local. El estado lo describió como lo que ahora se llama un estado comprimido de dos modos. Su función de Wigner es positiva y, por lo tanto, puede interpretarse como una distribución de probabilidad clásica en las mediciones de cuadratura (posición y momento), la única discutida en el documento EPR. Tal análisis clásico del enredo puede ser teóricamente muy útil y ayudar a la intuición en algunos casos sin necesidad de ninguna acción espeluznante a distancia . Sin embargo, como lo muestra Bell, tal teoría de la variable oculta local no puede ser lo suficientemente genérica para abarcar toda la mecánica cuántica.

Exacto, +1. ;-)
Esta es una buena respuesta. Creo, especialmente, que es bueno que señale que cuando alguien le dice que abandone el "realismo local", la respuesta correcta es renunciar a la parte del "realismo". Es una mala elección de palabra de todos modos; el mundo real es cuántico.
Esta es una buena respuesta, solo que no es preciso en una cosa que no es precisa, en (2) parece estar diciendo que el estado físico no tiene un significado real porque es solo aproximado, lo que implica un problema técnico corregible. ¿Quizás lo que hay que decir es que no tiene significado porque tiene información redundante? @Matt, me gusta tu punto, es extraño que el "realismo" en este debate se refiriera a una visión intuitiva pero, en última instancia, incorrecta del mundo, es como escuchar sobre el realismo flogiston. Buena atrapada.
@Moshe: De hecho, es difícil ser preciso sobre (2), y no sé cuál es el verdadero significado del estado...
Hasta ahora, los artículos de Joy Christian que afirman refutar el teorema de Bell solo han llegado a la sección de enlaces externos del enlace de Wikipedia.
Hay algunos desarrollos recientes que sugieren que el estado cuántico puede ser real. Ver artículos de Lucien Hardy y : PBR
+1 una gran respuesta, pero una cosa me desconcierta (especialmente junto con la respuesta de @Luboš ): afirma que la función de onda es la variable oculta no local que describe las probabilidades de las partículas entrelazadas, lo que implica que el acto de medición en realidad no influye en la otra partícula, sino que simplemente desentraña nuestro conocimiento sobre su estado. Ahora, si esta no es una teoría local (que no contradice el teorema de Bell), ¿por qué afirma que uno debe concluir que la naturaleza no es realista y que el estado físico no tiene significado ?
@LubošMotl ¿No querrás decir "palabras sagradas, Mattman"?
Estimado Sr. Grosshans, sería genial conocer su opinión sobre esta publicación reciente, sobre escalado cuántico y memoria. física.stackexchange.com/questions/206492/…
Gracias por esto, finalmente CASI entiendo. Ahora me parece que, si " Si Bob toma una medida en la dirección y, las medidas de Alice no estarán correlacionadas. Si Bob toma una medida en la dirección x (corregida), los resultados estarán correlacionados: Alice siempre medirá lo contrario girar." Si Bob mide y, Alice todavía tiene que medir x correctamente (dijiste que Alice siempre mide x)? Entonces no estará correlacionado (¿qué será, el giro x e y no estará correlacionado?). ¿Por qué, hay una correlación entre el espín x e y?
2 y 3 parecen ser iguales. La función de onda como estado del sistema es un concepto fundamental en QM. Decir que es solo una aproximación y no es realmente cierto (2), es decir que QM en sí mismo es solo una aproximación y no es realmente cierto (3)

De hecho, su punto de vista está bastante cerca del 'oficial'; el entrelazamiento ocurre simplemente porque ambas partículas se describen con una función de onda; la magia está en nuestro hábito clásico de pensar que los objetos separados se describen con "coordenadas" separadas.

+1 bien puesto. Creo que el principal problema es que la mecánica cuántica aún trata varias instancias de un tipo de partícula con diferentes funciones de onda, mientras que la teoría cuántica de campos elimina gran parte de esa confusión .
@Tobias Kienzler: Eso no ayuda. Puede tener un enredo entre partículas no idénticas con la misma facilidad. Tener posiciones muy separadas realmente es suficiente para que las correlaciones de partículas idénticas funcionen de la misma manera.
@wnoise: cierto, aunque creo que uno puede describir QFT al tener un funcional donde los diferentes campos de partículas son las "coordenadas" (es decir, los campos de partículas en sí mismos son "excitaciones" en ese funcional)

Solo un buen análogo , el profesor Jürgen Audretsch me dijo una vez:

Imagina que en casa te pones un guante en el abrigo sin mirar (y te das cuenta de que es solo uno de los dos). Después de salir del tren notas que hace frío y sacas ese único guante. En este mismo instante sabes que es el guante izquierdo o el derecho, y por lo tanto sabes cuál te queda en casa. Sin embargo, su "medición" no transmitió ninguna información. Por supuesto, en la mecánica cuántica esto es más complicado debido a que la función de onda no se puede medir del todo, pero esta es la idea básica.

Sin embargo, es un poco más complicado que el ejemplo del guante, porque el estado de un sistema cuántico entrelazado es indeterminado hasta que se realiza la medición, lo que lleva a correlaciones más fuertes que las que se pueden observar con un sistema puramente clásico como un par de guantes. El teorema de Bell muestra que los sistemas cuánticos se pueden correlacionar de maneras que los sistemas clásicos no pueden, y ese es un resultado genuinamente sorprendente desde el punto de vista de la intuición clásica.
@Chad: ¿No es todo indeterminado hasta que se realiza una medición? Si nadie revisa el guante en casa o el guante en su bolsillo, no se sabrá cuál tiene.
La indeterminación cuántica es diferente al tipo de incertidumbre clásica de "no sabemos qué guante llevas en el bolsillo". Si mete la mano en el bolsillo y saca un guante izquierdo, puede estar seguro de que era el guante izquierdo cuando lo puso allí y ha sido el guante izquierdo todo el tiempo hasta que lo midió. Este no es el caso de los estados entrelazados cuánticos. Si mide que un fotón está polarizado verticalmente, eso no significa que estaba polarizado verticalmente cuando salió de la fuente; de ​​hecho, no puede haber estado polarizado verticalmente, porque eso sería inconsistente con el Teorema de Bell.
@Chad Orzel: eso es cierto, no quería entrar demasiado en detalles. El problema básico es que el observador todavía se considera un sistema clásico. La respuesta de Luboš tiene los detalles. Básicamente, hay un problema de huevo de gallina que te mides a ti mismo midiendo y, por lo tanto, percibes que tu propia función de onda colapsa en el estado de haber medido un estado colapsado... más o menos.
+1. A veces la precisión es enemiga de la pedagogía. La próxima vez que alguien me pregunte sobre este tipo de cosas en un cóctel, esta es exactamente la analogía que daré. Todo depende del nivel de la audiencia.
@BenCrowell Gracias, es genial escucharlo. El crédito va al Prof. Jürgen Audretsch, por cierto
Si bien estoy de acuerdo en que la respuesta de Luboš es superior a esta, me pregunto por qué fue rechazada: ¿alguna sugerencia de mejora?
Gracias por esto, finalmente CASI entiendo. Ahora me parece que, si " Si Bob toma una medida en la dirección y, las medidas de Alice no estarán correlacionadas. Si Bob toma una medida en la dirección x (corregida), los resultados estarán correlacionados: Alice siempre medirá lo contrario girar." Si Bob mide y, Alice todavía tiene que medir x correctamente (dijiste que Alice siempre mide x)? Entonces no estará correlacionado (¿qué será, el giro x e y no estará correlacionado?). ¿Por qué, hay una correlación entre el espín x e y?
Esta es una analogía horrible. Sugiere que el entrelazamiento son simplemente correlaciones clásicas, lo cual es un completo error.
@BenCrowell "La próxima vez que alguien me pregunte sobre este tipo de cosas en un cóctel, esta es exactamente la analogía que daré". No hagas eso. Es una analogía incorrecta, y no capta exactamente el tipo de correlaciones que hacen que la mecánica cuántica y el entrelazamiento sean especiales.
@NorbertSchuch Bueno, tal vez no sea tanto una analogía sino más bien una mentira para los niños para empezar. Piensa en un discurso de ascensor. Si realmente fuera tan simple como eso, no habría conferencias de varios semestres y ramas de investigación completas al respecto...
@TobiasKienzler Primero, no debes mentirles a los niños. Más allá de eso, el argumento no explica nada sobre la física cuántica, sino solo por qué las correlaciones clásicas no involucran la velocidad de la luz. Ese no es el punto sobre la mecánica cuántica, sin embargo, engañará a la gente para que piense que ese es el punto.
@NorbertSchuch Literalmente no "mientes" a los niños, pero comienzas con una fuerte simplificación para prepararlos para los detalles. Si un niño te pregunta por qué se caen las cosas, no empieces con la relatividad general ;)
Bueno, para ser justos, no dices en tu respuesta lo que explica. ¿Qué explica?
Esta respuesta realmente es máximamente incorrecta (como ya lo señaló Norbert). Es mejor no decir nada que decir esto. Parece como si alguien hubiera leído el artículo de Bell sobre los calcetines de Bertlmann y hubiera sacado una lección anti.

no es obvio para mí, por qué el entrelazamiento cuántico se considera un enlace activo

Veamos una variante particular de la paradoja EPR. Probablemente ya sepas esto, pero no sé cómo explicar el problema de otra manera:

Considere una fuente que produce pares de fotones entrelazados polarizados en la dirección z con espín neto 0, y dos físicos Alice y Bob tomando medidas.

Alice siempre mide el componente de espín de su fotón en la dirección x, mientras que Bob puede medir el componente de espín de su fotón en la dirección x o y.

Supongamos que la fuente, Alice y Bob están en reposo en relación con el marco del laboratorio, pero Bob está más cerca de la fuente y hace su medición primero. Si Bob toma una medida en la dirección y, las medidas de Alice no estarán correlacionadas. Si Bob toma una medida en la dirección x (corregida), los resultados estarán correlacionados: Alice siempre medirá el giro opuesto.

Esto es paradójico si asume que el colapso de la función de onda es real y local, sin importar cómo suceda (magia, decoherencia, interacciones estocásticas o cualquier otra cosa que haga flotar su bote).

De alguna manera, el fotón de Bob necesita decirle a su compañero que puede hacer lo que quiera si la medida se tomó en la dirección y, pero obligarlo a hacer lo correcto si la medida se tomó en la dirección x. Esta información debe propagarse más rápido que la luz para que esté disponible antes de que Alice realice su medición.

Hay varias formas posibles de salir de esta situación, y enumeraré tres de ellas:

Primero, puede postular que nunca hubo un colapso, que solo estamos tratando con una correlación estadística y que la paradoja es el resultado de aplicar la intuición clásica a los sistemas cuánticos.

En segundo lugar, puede postular que la acción espeluznante a distancia es simétrica en el tiempo, es decir, tanto la medida de Alice como la de Bob enviarán información más lenta que la luz pero hacia atrás en el tiempo hasta que llegue al evento que creó el enredo, que a su vez envía la información avanza en el tiempo. Los fotones siempre habrán sabido qué espín necesitarán para terminar. El pseudotiempo que utilicé en mi explicación es solo una herramienta didáctica: el proceso físico es una interferencia atemporal a través del espacio-tiempo.

En tercer lugar, puede aceptar que, de hecho, existen interacciones más rápidas que la luz que, sin embargo, no se pueden utilizar para transmitir información: son un mecanismo interno de contabilidad que mantiene el universo sincronizado. Lo mismo sucede en la teoría cuántica de campos, que es explícita si usa la imagen de partículas virtuales, pero incluso sin ella, existen correlaciones entre las excitaciones de campo a través de la separación similar al espacio.

¿Puede confirmar que todas las x, y y z aquí son las previstas? Porque el "Si Bob toma una medida en la dirección z" es donde me pierdo...
Gracias por esto, finalmente CASI entiendo. Ahora me parece que, si " Si Bob toma una medida en la dirección y, las medidas de Alice no estarán correlacionadas. Si Bob toma una medida en la dirección x (corregida), los resultados estarán correlacionados: Alice siempre medirá lo contrario girar." Si Bob mide y, Alice todavía tiene que medir x correctamente (dijiste que Alice siempre mide x)? Entonces no estará correlacionado (¿qué será, el giro x e y no estará correlacionado?). ¿Por qué, hay una correlación entre el espín x e y?
@ÁrpádSzendrei: si casi entiendes, entonces deberías estar cerca de NO entender. No hay patrón que la mente pueda captar.
"solo estamos tratando con una correlación estadística" La violación de las Desigualdades de Bell muestra que no puede haber ninguna correlación estadística.

No está realmente claro que los casos 1, 2 y 3 sean exhaustivos. Las discusiones sobre este fenómeno utilizan muchos términos que no están definidos con precisión. Por ejemplo, 'partícula' y 'sistema'. Si hay entrelazamiento, entonces hay un sistema combinado, y es engañoso llamar a ese sistema combinado 'dos ​​partículas'.

El comentario sobre el realismo y la aproximación también es inexacto: todas las posiciones y datos en la física clásica también son aproximados, esto no tiene nada que ver con la diferencia entre clásica y cuántica o la diferencia entre usar un sistema hamiltoniano cuyos estados son puntos dados por momento y posición. coordenadas y utilizando un sistema hamiltoniano cuyos puntos son rayos en un Espacio de Hilbert.

El comentario sobre el entrelazamiento que solo se origina en la contigüidad en el pasado es inexacto e incluso si es cierto, no prueba nada si el Big Bang es verdadero, entonces nada evita que cada parte del universo se enrede, y probablemente lo esté, pero de una manera que no tiene importancia práctica.

Los comentarios de la gente aquí tocan el tema importante de si la función de onda es objetiva o subjetiva. El punto de vista de que las probabilidades representan nuestro conocimiento se denomina punto de vista 'bayesiano', es la interpretación bayesiana o subjetiva de la probabilidad, en contraste con el 'punto de vista objetivo' que tiene algunos problemas. Pero la visión bayesiana también tiene problemas, ya que terminas vinculando la mecánica cuántica con la conciencia en lugar de con aparatos de medición de materiales como contadores Geiger y cámaras de burbujas.

Entonces, otra respuesta a su pregunta es la siguiente: la gente prefiere hablar de un enlace activo porque no puede aceptar la interpretación subjetiva de la probabilidad y la función de onda. Hay mucha investigación actual que estudia la medición cuántica como un proceso físico real que involucra límites termodinámicos de sistemas inestables de temperatura negativa (cámaras de burbujas, etc.).

Para decirlo de otra manera:

  1. la alternativa 1 asume implícitamente que en el sistema combinado hay 'dos ​​partículas', pero esto es probablemente una falacia: la mecánica cuántica en realidad no reconoce ninguna noción precisa de partícula. Como en los límites termodinámicos, la noción de 'partícula' es una aproximación útil dentro de un cierto rango de configuraciones, y pierde validez y conduce a paradojas si se intenta utilizarla fuera de los límites de su validez.

  2. La alternativa 2 supone implícitamente que si algo como la función de onda solo se puede medir de forma aproximada, de algún modo no es 'físico', pero esto es excesivamente simplista y preocupa a la gente debido a la aparente necesidad de incorporar el punto de vista subjetivo bayesiano.

  3. La alternativa 3 es al menos tan abierta que no se le pueden encontrar fallas, pero tampoco hay una pizca de evidencia experimental para ello. Los únicos problemas con QM son lógicos, no experimentales.

Por lo tanto, si uno cuestiona las suposiciones implícitas hechas sobre el uso descuidado de conceptos como 'partícula', 'sistema' y 'probabilidad', hay muchas más alternativas y la respuesta final no está.

Creo que la mejor imagen para entender esta correlación viene dada por la interpretación de muchos mundos:

Un singlete se descompone en un par acoplado de superposición de partículas | + ⟩ A | − ⟩ B + | − ⟩ A | + ⟩ B , por lo que el observador A ve una simple superposición de | + ⟩ + | − ⟩ (que es un rastro parcial de la matriz de densidad global) y también lo hace B.

En la interpretación de muchos mundos, el observador A se dividirá en una + y un − observador (y también lo hará el observador B). Ahora bien, ¿dónde se manifestará el efecto de correlación?

El efecto de 'acoplamiento' se produce cuando el observador A y el observador B se unen a velocidades sublumínicas para comparar las notas de sus medidas: (recuerde que según muchos mundos, tenemos dos observadores A y dos observadores B).

La conservación del momento angular impide que el observador A+ interactúe con el observador B+ (de lo contrario, ambos estarán de acuerdo en que no se conservó el momento angular). Del mismo modo, el observador A- no puede interactuar con el observador B- por la misma razón.

Entonces, las interacciones restantes entre los observadores son:

  • A+ interactúa con B-

  • A- interactúa con B+

por lo que el estado final es una superposición de | + ⟩ A | − ⟩ B y | − ⟩ A | + ⟩ B , que se interpreta como una 'correlación entre observaciones remotas'.

Esto es incorrecto. El rastreo parcial sobre B de ρ = | Ψ ⟩ ⟨ Ψ | , por | Ψ ⟩ = ( | + − ⟩ + | − + ⟩ ) / 2 , es el estado completamente mixto, que es una mezcla probabilística uniformemente ponderada (y no una superposición) de los estados A | + ⟩ y | − ⟩ .

se afirma cada vez que la medida de una partícula afecta a la otra

Si eso es correcto. Cuando se mide una de las partículas, esto asegurará el estado de esa partícula y su pareja.

la medida entrelazada afecta a ambas partículas de una manera que hace que sus estados sean idénticos, aunque desconocidos

Esto no es correcto. Las partículas se enredan antes de la medición. La medición da a conocer el estado de una partícula. Después de la medición, encontramos que no solo se define el estado de la partícula, sino también sus socios. No hay forma de medir uno de ellos sin afectar al otro. Los estados después de la medición no son necesariamente idénticos. La medición de partículas entrelazadas produce resultados aleatorios que no se correlacionan con las expectativas de cómo se comportarán.

modificación instantánea mágica de partícula remota enredada

La partícula entrelazada no se modifica instantáneamente. Estará en uno de sus posibles estados después de la medición.

El entrelazamiento cuántico se considera un vínculo activo porque el estado de ambas partículas se define cuando solo se mide una.

¿Cuáles son los problemas asociados con esta vista?

¡"Parece" que tocar una partícula toca a la otra sin tocarla!

Tratemos de entender a través de Sock Physics. Supongamos que tienes dos calcetines, que obedecen las leyes de la física clásica y son de diferentes colores, ahora tomas uno de ellos sin saberlo y dejas uno en casa sin saber cuál te llevaste. Luego, cuando estabas en un planeta diferente, decides mirar. Encuentras que es verde y puedes inferir que el otro calcetín debe ser azul. Por qué ? Porque es física clásica. Usted sabe que la física clásica sigue a los objetos que se comportan así a través de la experiencia de la física clásica .

Ahora, supongamos que hubiera dos calcetines enredados que obedecieran las leyes de la física cuántica. Mediste uno y pudiste inferir el otro debido a su naturaleza entrelazada. Por qué ? Porque obedecen leyes cuánticas. Las leyes cuánticas son más extrañas, pero te dicen el resultado que ocurrió. Toda la mierda de transferencia de información vendrá si tratas de entender las leyes cuánticas a través de una imagen clásica. En las leyes cuánticas, también hay transferencia de información. Resulta que no lo necesitas aquí.

Y el resto se entiende por la respuesta de Lubos Motl. Por qué la función de onda no es una onda real y, por lo tanto, puede viajar más rápido que la luz en algunos casos y en otros no. Sus partículas reales no pueden viajar más rápido que la luz y la evolución de la función de onda se ajustará automáticamente de acuerdo con las restricciones dadas para eso, en QFT, no en la mecánica cuántica no relativista.

¿Por qué se considera que el entrelazamiento cuántico es un enlace activo entre partículas?
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