Запутанность и принцип неопределенности

Когда кто-то говорит, что спин, измеренный вокруг разных осей, не может быть известен одновременно, они имеют в виду, что какое бы состояние вы ни выбрали, оно будет иметь изменчивость по крайней мере в одном из возможных измерений спина, которые вы можете сделать.

Вот что вы получите при измерении вращения, вы получите переменные результаты. Это происходит даже при запутывании хотя бы одной частицы. Только с одной частицей, если вы сначала «измерите» вращение вокруг оси x, а затем «измерите» вращение вокруг оси y. Затем вы получите переменные результаты для результата по оси Y. Поскольку этот случай является более простым, давайте сначала убедимся, что мы его поняли, прежде чем мы перейдем к случаю с запутанными частицами.

Под переменными результатами я имею в виду, что вы получаете разные результаты в разное время, если вы неоднократно настраиваете эксперимент одним и тем же образом. Как ты это делаешь? Сначала вам нужно одинаково подготовить кучу частиц совершенно одинаковым образом (иметь много частиц, чтобы иметь какой-то способ получить результаты, которые могут меняться или быть одинаковыми).

Затем вы должны «измерить» вращение частицы вокруг оси x. Затем, после того как вы «измерили» вращение вокруг оси x для этой частицы и получили определенный результат, дополните это «измерение» последующим «измерением» той же частицы, на этот раз измерив вращение вокруг оси y. Никакой запутанности, просто измерение по оси x, а затем измерение по оси y.

Измерение по оси Y даст нам переменные результаты. Под этим я подразумеваю, что если мы возьмем эту огромную коллекцию одинаково подготовленных систем, некоторые из них дадут нам один результат для измерения по оси у, а некоторые — другие результаты для измерения по оси у. На самом деле каждый возможный результат будет происходить одинаково часто. Вот что мы подразумеваем под переменными результатами. Мы ставили эксперимент одинаково, насколько могли, но в разное время получали разные результаты.

Этого бы не произошло, если бы мы измеряли вокруг оси x одну и ту же частицу два раза подряд, тогда мы оба раза получили бы один и тот же результат, поэтому результаты не были бы переменными. Вот что значит «знание вращения вокруг двух разных осей одновременно». «Одновременность» заключается в том, что мы можем подготовить его так, чтобы результаты по оси X имели низкую изменчивость, или мы можем подготовить его так, чтобы результаты по оси Y имели низкую изменчивость, но независимо от того, как мы настроим эксперимент, по крайней мере один из них будет иметь некоторую изменчивость. .

Я должен еще раз подчеркнуть это. Идея одновременности вернулась в тот момент, когда мы выбираем, как поставить эксперимент. Мы могли бы настроить его таким образом, чтобы получить результаты с низкой изменчивостью для измерений вокруг оси x. Или вместо этого мы могли бы настроить эксперимент так, чтобы получить результаты с низкой изменчивостью для измерений вокруг оси y. Но когда мы планировали настройку, мы не могли сделать и то, и другое.

Итак, мы знаем, что это значит, что «оба спина не могут быть известны одновременно». Это означает, что по крайней мере одно вращение даст разные результаты. И мы знаем, что значит иметь переменные результаты, это означает, что если мы настроим несколько экземпляров всей экспериментальной установки, то получим разные результаты на разных установках.

Итак, теперь мы готовы поднять запутанность. С запутанными частицами дело обстоит сложнее, потому что результаты уже максимально варьируются для любого возможного измерения. Ага. Когда частицы запутаны, запутанное свойство производит все возможные результаты, доступные для него, и таким образом, чтобы все возможные результаты появлялись одинаково часто, это настолько изменчиво, насколько это возможно. Запутанность означает, что каждая частица дает очень разные результаты.

Таким образом, каждый из этих результатов (как измерения по оси x, так и измерения по оси y) дает вам все возможные результаты для измерения вращения, и каждый результат происходит одинаково часто (в том смысле, что орел и решка не благоприятствуют ни одному из них). сторону в конечном счете, а не то, чтобы она строго чередовалась). Запутанность означает, что результаты коррелированы. Например, если вы измеряете оба вращения вокруг оси x, вы получите каждый возможный результат с одинаковой вероятностью, но вы со 100% вероятностью получите одинаковые результаты (если они запутаны таким образом).

Каждая сторона выглядит настолько скучной, насколько это возможно, вы можете выбрать любую ось (не только x, y или z, но любое направление в пространстве), и вы получите все возможные результаты, каждый результат одинаково часто. Единственное, что странно, это то, что позже, когда вы и ваш друг сравните свои результаты, вы заметите, что всякий раз, когда вы оба выбирали одну и ту же ось, вы получали одинаковый результат.

Жуткий.