До измерения квантовая частица (фотон) существует в состоянии суперпозиции, как только мы наблюдаем (измеряем) ее, она переходит в одно из возможных состояний (разрушая суперпозицию). Разрушает ли измерение запутанность запутанных частиц?
Да: если вы измеряете запутанное свойство, вы всегда разрушаете запутанность.
Я думаю, что @OndřejČernotík уже хорошо ответил на этот вопрос, но я думаю, что ваш вопрос включал предположение, что измерение и запутанность говорили об одном и том же свойстве, например, спиновой поляризации. И если да, то ответ прост: да.
Суперпозиция и запутанность — небольшие варианты одного и того же явления, то есть способности квантовой системы содержать более одного возможного состояния одновременно. В суперпозиции множественные состояния в основном делят одну относительно небольшую область в пространстве xyz, такую как атом, тогда как в запутанности состояния могут быть довольно большими.
Вот более конкретный пример этой общности, впервые приведенный Эйнштейном: если у вас есть очень большая волновая функция, а затем вы находите частицу в одной отдаленной части этой волновой функции, как получается, что вероятность найти ту же самую частицу в какой-то другой большой части? области волновой функции световая секунда «мгновенно» падает до нуля? Каким образом эта отдаленная часть волновой функции «знала» на явно сверхсветовой скорости, что частица уже найдена?
Пример Эйнштейна был просто еще одной формой запутанности, но не с сохранением углового момента, а с массой-энергией. Вселенная настаивает на абсолютном сохранении обоих, поэтому в обоих случаях нахождение свойства (углового момента или массы-энергии) в одном четко определенном месте требует , чтобы это свойство было уравновешено или удалено от остальной части Вселенной, независимо от того, насколько велико оно. волновая функция стала.
С точки зрения суперпозиции такие примеры показывают, что любая квантовая волновая функция содержит запутанность, даже если это «просто» гладкий простой волновой пакет для местоположения частицы. Просто проблема запутанности не проявляется ясно до тех пор, пока вы не сделаете волновой пакет настолько большим, что его любопытные конфликты со скоростью света станут очевидными.
Запутанность — это вопрос перспективы. Это зависит от того, как вы разделите систему на подсистемы. Скажем, у вас есть система с ассоциированным гильбертовым пространством , который можно записать как тензорное произведение двух факторпространств и со связанными с ними подсистемами и :
Однако вы также можете выполнить измерение в обеих системах одновременно, что не обязательно приведет к чистому состоянию в подсистемах, а только к чистому состоянию во всей системе. В этом случае запутанность двух подсистем может быть сохранена.
Если две подсистемы пространственно разделены, как в установке с двумя удаленными частицами, то, естественно, вы можете измерить только локально на одной из подсистем и разрушить запутанность между двумя частицами.
Это зависит от того, какое измерение вы имеете в виду. Не забывайте, что часто то, что является результатом измерения с одной точки зрения, является наложением с другой. Так что какая-то суперпозиция все же может сохраниться.
Возьмем, к примеру, измерение состояния Белла, которое проецирует пару частиц (не обязательно запутанных до измерения!) на одно из максимально запутанных состояний Белла. Но когда вы берете только одну из частиц, скажем, поляризационно запутанные фотоны, и измеряете ее поляризацию, запутанность разрушается измерением.
Измерение с помощью какого-либо детектора — это когда один из ваших запутанных кубитов каким-то образом взаимодействует с вашим детектором, вызывая реакцию в детекторе, которую вы можете измерить. Для фотонов вы используете лавинный фотодиод (APD).
Когда ваш фотон попадает в APD, он запускает движение электрона, что, в свою очередь, должно вызывать движение большего количества электронов, и эта «лавина» происходит до тех пор, пока вы не получите измеримый ток.
Однако с фотоном происходит то, что он взаимодействует с атомами в APD многими вероятностными способами. Таким образом, после попадания АФД измерения на запутанной паре фотонов станут вероятностными, потому что невозможно узнать, что происходит с первым фотоном.
Возможно, теоретически они все еще запутаны и имеют корреляции между всеми крошечными измерениями, сделанными на первом фотоне с помощью APD, но это было бы невозможно сказать. Легче думать, что запутанность просто ушла, безмерно.