Квантовая запутанность в космологических масштабах

Это может быть глупый вопрос, учитывая мое ограниченное понимание QM, но вот он.

Насколько я понимаю, квантовая запутанность в основном означает, что две частицы развиваются как одна «единица», т. е. описываются одной волновой функцией. Теперь мне кажется, что образование запутанных пар (или n-кортежей?) частиц должно быть обычным явлением, и если предположить, что эти частицы могут затем перемещаться на большое расстояние друг от друга, не означает ли это, что вся Вселенная должна быть месивом запутанностей, эффективно нарушающим принцип локального действия? Я полагаю, я понимаю причины, по которым информация не может распространяться быстрее света из одной области пространства в другую, несмотря на запутанность, но мне все же кажется, что вселенная «распутанных» частиц будет вести себя совершенно иначе, чем вселенная, где много частиц. запутался. Есть ли ошибка в этом рассуждении?

Ответы (2)

Я думаю, что ваше замешательство возникает из-за того, что вы думаете о функции состояния как о физической функции, когерентно описывающей физическое расположение всех частиц во Вселенной.

По правде говоря, его квадрат — это функция вероятности, когерентно описывающая, где могли бы находиться все частицы, если бы вы измеряли их во Вселенной.

Формулировка матрицы плотности позволяет думать о любом количестве частиц, содержащихся в одной функции состояния.

матрица плотности

Здесь psi - это индивидуальные решения волновой функции для миллиона атомов и т. д. (их квадраты дают вероятность измерения каждого человека при этом (x, y, z, t).

Каждый атом во Вселенной и каждая свободно плавающая частица будут вносить свой вклад в эту матрицу плотности, а недиагональные элементы описывают отношение «запутанности»/когерентности между отдельными волновыми функциями. Как мы знаем из лаборатории, бесконечно мала вероятность, например, того, что электрон вокруг атома существует в сантиметре от ядра, по мере роста ансамбля и пройденных расстояний недиагональные элементы становятся бесконечно малыми, неизмеримыми.

Таким образом, хотя теоретически все математически связано со всем остальным, на практике, как только мы достигаем измерений, где h_bar фактически равен нулю, классическая структура достигается очень быстро, и только в непосредственной близости от нас, с помощью инструментов, которые могут исследуйте измерения, где h_bar имеет значение, а квантовое поведение важно, нужно возиться со всеми этими запутанными вещами. Классический предел, когда функции вероятности бесполезны для описания/предсказания наблюдений, достигается очень быстро.

Я думаю, что понял. По сути, вся Вселенная описывается одной волновой функцией, учитывающей все наблюдаемые частицы. Я предполагаю, что мой вопрос касается тех недиагональных элементов в матрице плотности. Я могу ошибаться в этом, но, как я писал в исходном вопросе, если появление запутанных частиц, например, в звездах, является обычным явлением, то они могли бы пройти большой путь в межгалактическом пространстве, не взаимодействуя с чем-либо еще, и остаться запутался (?). Не означает ли это, что значительная часть недиагональных записей может быть ненулевой?
Звезды — это такая же материя, как и земля, за исключением высоких температур. Это означает, что волновые функции будут быстро затухать (и, следовательно, недиагональные элементы). Так что незначительная величина. Рождение двух фотонов, если это происходит в результате аннигиляции электронов и позитронов (например), и фотоны ничего не встречают на своем пути, то эти два фотона будут иметь недиагональные элементы в матрице плотности. В первичной Вселенной, периоде инфляции и кварк-глюонной плазмы, тогда можно было бы сказать, что у большинства недиагональных элементов есть несколько входов. en.wikipedia.org/wiki/Файл:History_of_the_Universe.svg
Я выбрал звезды, потому что они производят больше радиации по сравнению с чем-то крутым, как Земля. Если в звездах существуют процессы, которые могут производить запутанные фотоны, не приведут ли они даже сегодня ко многим ненулевым недиагональным входам?
Излучение, которое они производят, в основном некогерентное, например, солнечное. Только в условиях генерации можно гарантировать когерентность, и тогда можно было бы говорить о запутанности, но я не думаю, что такая ситуация возникает в звездах. электрон-позитронная аннигиляция составляла бы очень небольшую часть того, что излучает звезда.
Ах я вижу. Таким образом, образование запутанных частиц на самом деле является редким событием. Это был недостаток моей ментальной модели. Спасибо за разъяснение.

Что вы имеете в виду под "совсем иначе"?

Ответ на ваш первый вопрос -

не означает ли это, что вся вселенная должна быть месивом запутанностей

будет "да", вот что это значит.

Но кажется, что запутанные частицы нельзя использовать для передачи информации, не имея также доступного классического информационного канала, ограниченного скоростью света. Таким образом, ответ на ваш второй вопрос, если я правильно его понимаю, будет «нет» — вселенная «распутанных» частиц не будет вести себя совсем иначе, чем вселенная, где много запутанных частиц. Или, может быть, точнее: невозможно отличить.

Да, позвольте мне попытаться уточнить, что я имею в виду под «совсем по-другому». Возьмем крайний пример — вселенную, в которой все частицы запутаны. Есть ли какое-либо измерение или последовательность измерений, которые мы могли бы провести, чтобы отличить ее от вселенной, в которой частицы распутаны?
Я не думаю, что есть. Поскольку вам нужен классический информационный канал, чтобы узнать, запутана частица или нет, я не думаю, что мы можем заметить разницу.
Квантовая запутанность в космологических масштабах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v