魅力的な謎のオーラは、量子もつれの概念と、量子理論が”多くの世界を必要とする”という（何らかの形で）関連する主張に取り付けられています。”しかし、最終的には、それらは現実的な意味と具体的な意味を持つ科学的なアイデアであるか、あるいはそうであるべきです。 ここでは、私がどのように知っているように、もつれと多くの世界の概念を簡単かつ明確に説明したいと思います。

I.

絡み合いは、しばしば一意的な量子力学的現象とみなされるが、そうではない。, 実際、単純な非量子（または”古典的”）バージョンの絡み合いを最初に検討することは、やや型破りではあるが啓発されている。 これにより、量子論の一般的な奇妙さとは別に、もつれそのものの微妙さを詮索することができます。

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もつれは、二つのシステムの状態について部分的な知識を持っている状況で発生します。 例えば、私たちのシステムは、c-onsと呼ぶ二つのオブジェクトになります。, “C”は”古典的”を示唆するものですが、具体的で楽しいものを念頭に置いておきたい場合は、私たちのc-onsをケーキと考えることができます。

私たちのc-onsは、正方形または円形の二つの形で来ます。 このとき、二つのc-onに対する四つの可能な結合状態は、(square,square)、(square,circle)、(circle,square)、(circle,circle)、(circle,circle)である。 以下の表に示す二つの確率できるシステムのそれぞれができなくなってます。,

一方の状態についての知識が他方の状態について有用な情報を与えない場合、c-onは”独立している”と言います。 当社初のテーブルはこの物件です。 最初のc-on（またはケーキ）が正方形の場合、私たちはまだ第二の形について暗闇の中にいます。 同様に、第二の形状は、第一の形状について有用なものを明らかにしない。

一方、一方についての情報が他方についての知識を向上させるとき、二つのc-onが絡み合っていると言います。 私たちの第二の表は、極端なもつれを示しています。, その場合、最初のc-onが円形であるときはいつでも、第二のc-onも円形であることがわかります。 そして、最初のc-onが正方形であるとき、第二もそうです。 一方の形状を知っていれば、他方の形状を確実に推測することができます。

もつれの量子バージョンは、本質的に同じ現象です—つまり、独立性の欠如。 量子論では、状態は波動関数と呼ばれる数学的対象によって記述される。, 波動関数と物理的確率を結びつける規則は、議論するように非常に興味深い合併症をもたらすが、古典的確率について既に見てきた絡み合った知識の中心的概念は引き継がれる。

ケーキはもちろん量子システムとしてカウントされませんが、量子システム間のもつれは自然に発生します—例えば、粒子衝突の余波で。 実際には、絡み合っていない（独立した）状態はまれな例外であり、システムが相互作用するたびに相互作用がそれらの間に相関を生み出す。,

例えば、分子を考えてみましょう。 それらはサブシステム、すなわち電子と核の複合体である。 それが最も通常見つかっている分子の最低エネルギー状態は、それらの構成粒子の位置が決して独立していないため、その電子と原子核の高度に絡み合った状態である。 核が移動するにつれて、電子はそれらと一緒に移動します。,

への回帰をテーマとしていする場合においてはΦ■,Φ●波動関数を記述するシステム1四角や形態、ψ■,ψ●波動関数を記述するシステム2スクエアまたは円形態、そして当社の業全体の状況

独立した: Φ■y■+Φ■ψ●+Φ●ψ■+Φ●ψ●

子:Φ■y■+Φ●ψ●

まも書き込み、独立したバージョン

(Φ■+Φ●)(ψ■+ψ●)

注意がどのように本剤は、括弧内は明確に分離システム1 2つの独立した単位です。,

絡み合った状態を作成する方法はたくさんあります。 一つの方法は、あなたに部分的な情報を与えるあなたの（複合）システムの測定を行うことです。 たとえば、二つのシステムが同じ形状を持つことを共謀していることを知ることができます。 この概念は後で重要になります。

Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）やGreenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）効果のような量子もつれのより特徴的な結果は、”相補性”と呼ばれる量子理論の別の側面との相互作用によって生じる。,”EPRとGHZの議論の道を開くために、私は今相補性を紹介しましょう。

以前は、c-onは二つの形状（正方形と円）を示すことができると想像していました。 赤と青の二つの色を示すこともできると想像しています。 Cakesのような古典的なシステムについて話していた場合、この追加されたプロパティは、c-onsが赤い正方形、赤い円、青い正方形、または青い円の四つの可能な状態のいずれかにあることを意味するでしょう。,

まだ量子ケーキのために—地震、おそらく、または（より尊厳を持って）q-on—状況は深く異なっています。 Q-onが異なる状況において、異なる形状または異なる色を呈することができるという事実は、必ずしもそれが形状と色の両方を同時に有することを 実際、アインシュタインが受け入れられる物理的現実の概念の一部であるべきであると主張した”常識”推論は、まもなく見るように、実験的事実と矛盾,

私たちはq-onの形を測定することができますが、そうすることでその色に関するすべての情報を失います。 あるいは、q-onの色を測定することもできますが、そうすることで、その形状に関するすべての情報が失われます。 量子論によれば、私たちができないことは、その形と色の両方を同時に測定することです。 多くの異なる、相互に排他的な見解を考慮に入れなければならず、それぞれが有効ではあるが部分的な洞察を提供します。 これはniels Bohrがそれを定式化したように、相補性の中心です。,

結果として、量子論は私たちに物理的な現実を個々の特性に割り当てることに慎重であるように強制します。 矛盾を避けるためには、次のことを認めなければなりません。

1. 測定されていないプロパティは存在する必要はありません。
2. 測定は、測定されるシステムを変更するアクティブなプロセスです。

II.

今、私は二つの古典について説明します—古典から遠いけれども！,-量子論の奇妙さのイラスト。 どちらも厳密な実験でチェックされています。 （実際の実験では、人々はケーキの形や色ではなく、電子の角運動量のような特性を測定します。)

Albert Einstein、Boris Podolsky、Nathan Rosen(EPR)は、二つの量子系が絡み合っているときに起こり得る驚くべき効果を説明しました。 ＥＰＲ効果は、相補性を有する量子もつれの特定の、実験的に実現可能な形と結婚する。,

EPRペアは二つのq-onからなり、それぞれのq-onはその形状または色のいずれかで測定できます（ただし、両方では測定できません）。 これまでのアクセスなどのペアは、すべて同じということを目的としています。測定めの製品。 EPRペアの一つのメンバーの形状を測定すると、それは正方形または円形である可能性が等しく高いことがわかります。 色を測定すると、それは赤または青である可能性が等しく高いことがわかります。,

EPRが逆説的と考えた興味深い効果は、ペアの両方のメンバーを測定するときに生じます。 両方の部材を色，または両方の部材を形状で測定すると，結果は常に一致することがわかった。 したがって、一方が赤であることがわかり、後で他方の色を測定すると、それも赤であることがわかります。 一方、一方の形を測定し、他方の色を測定すると、相関はありません。, したがって、最初のものが正方形の場合、第二のものは赤または青である可能性が等しくあります。

量子論によれば、たとえ大きな距離が二つのシステムを分離し、測定がほぼ同時に行われたとしても、これらの結果を得るでしょう。 ある場所での測定の選択は、他の場所でのシステムの状態に影響を与えているように見えます。 アインシュタインがそれを呼んだように、この”遠くでの不気味な行動”は、光の速度よりも速い速度で情報を伝達する必要があるように見えるかもしれません—この場合、どのような測定が行われたかについての情報—。,

しかし、それはありませんか？ あなたが得た結果を知るまで、私は何を期待すべきか分かりません。 私はあなたがそれを測定した瞬間ではなく、あなたが測定した結果を学ぶときに有用な情報を得ます。 およびメッセージを明らかにし、結果を測定する必要が送信の一部コンクリートの物理的、遅くと思われる)の光になります。

より深い反射すると、パラドックスはさらに解消されます。 確かに、最初のものが赤であると測定されていることを考えると、第二のシステムの状態をもう一度考えてみましょう。, 私たちは第二のq-onの色を測定することを選択した場合、我々は確かに赤になります。 しかし、先に説明したように、相補性を導入するときに、q-onの形状を測定することを選択した場合、それが”赤”状態にあるとき、正方形または円を見つけ したがって、パラドックスを導入することから遠く、EPRの結果は論理的に強制されます。 それは、本質的には、単に相補性の再パッケージ化です。

遠くの出来事が相関していることを見つけることは逆説的でもありません。, 結局のところ、手袋の各メンバーを箱に入れて地球の反対側に郵送すると、ある箱の中を見ることによって、もう一方の手袋の利き手を判断できるこ 同様に、すべての既知の場合において、EPRペア間の相関は、そのメンバーが互いに近いときに刻印されなければならないが、もちろん、記憶を持っているか 繰り返しますが、EPRの特異性は、そのような相関ではなく、相補的な形態でのその可能な実施形態である。,

III.

ダニエル-グリーンバーガー、マイケル-ホーン、アントン-ツァイリンガーは、量子もつれの別の鮮やかに明るい例を発見しました。 これは、特別な、絡み合った状態（GHZ状態）で準備された私たちのq-onsの三つを含みます。 三つのｑ-ｏｎを三つの遠い実験者に配布した。 それぞれの実験者は、形や色を測定するかどうかを独立してランダムに選択し、結果を記録します。 実験は何度も繰り返され、常に三つのq-onがGHZ状態で始まります。,

それぞれの実験者は、別々に、最大限にランダムな結果を見つけます。 彼女がq-onの形を測定するとき、彼女は正方形か円を見つけて均等に本当らしい;彼女が色を測定するとき、赤か青は同じように本当らしい。 これまでのところ、とても平凡です。

しかし、後で、実験者が一緒になって測定値を比較すると、分析のビットは素晴らしい結果を明らかにします。 正方形と赤の色を”良い”と呼び、円形と青の色を”悪”と呼びましょう。,”実験者は、二人が形を測定することを選んだが、三番目の測定された色はいつでも、正確に0または2の結果が”悪”（つまり、円形または青）であることを が全て選びました測色いてのみ正確に1や3で測定します。 それが量子力学が予測するものであり、それが観察されるものです。

だから：悪の量は偶数か奇数ですか？ 両方の可能性は、さまざまな種類の測定で確実に実現されます。 また強制拒否の問題をもたらしていました。, それがどのように測定されるかとは無関係に、私たちのシステムの悪の量について話すことは意味がありません。 確かに、それは矛盾につながります。

GHZ効果は、物理学者Sidney Colemanの言葉では、”量子力学はあなたの顔にあります。”それは、物理的なシステムがそれらの特性が測定されているかどうかとは無関係に、明確な特性を持っているという、日常の経験に根ざした深く埋め もし彼らがそうしたならば、善と悪のバランスは測定の選択によって影響を受けないでしょう。 一度内面化されると、GHZ効果のメッセージは忘れられないと心を拡大しています。,

IV.

これまでのところ、絡み合いがいくつかのq-onに一意の独立状態を割り当てることを不可能にする方法を検討してきました。 同様の考慮事項は、時間内の単一のq-onの進化に適用されます。

私たちは、それぞれの瞬間に私たちのシステムに明確な状態を割り当てることが不可能なときに、”絡み合った歴史”を持っていると言います。 いくつかの可能性を排除することによって従来のもつれを得た方法と同様に、何が起こったかについての部分的な情報を収集する測定を行うこと, 最も単純なもつれた歴史では、私たちは二つの異なる時間に監視するただ一つのq-onを持っています。 私たちは、q-onの形状が両方の時間に正方形であるか、両方の時間に円形であると判断したが、私たちの観察では両方の選択肢が残っているという状 これは、上に示した最も単純なもつれ状況の量子時間的類似体である。,

もう少し精巧なプロトコルを使用して、このシステムに相補性のしわを追加し、”多くの世界”の側面を引き出す状況を定義することができます量子論の。 したがって、q-onは、より早い時間に赤い状態で準備され、その後の時間に青い状態であることが測定される可能性があります。, 上記の簡単な例のように、中間時間に色のプロパティにq-を一貫して割り当てることはできません。 この種の歴史は、限られているが制御された正確な方法で、量子力学の多くの世界の絵の根底にある直感を実現しています。 明確な状態は、後で一緒に来る相互に矛盾した歴史的軌道に分岐することができます。,

量子理論の創始者であるErwin Schrödingerは、量子システムの進化は自然に異なる性質を持つように測定される状態につながると強調しました。 彼の”Schrödinger cat”は、有名なことに、量子不確実性をネコの死亡率に関する質問にスケールアップしたと述べています。 測定の前に、私たちの例で見てきたように、猫に生命（または死）の財産を割り当てることはできません。 両方—またはどちらも—可能性の冥界の中で共存します。,

日常の経験がそれに遭遇しないため、日常の言語は量子相補性を記述するのに適していません。 実際の猫は、生きているか死んでいるかによって、周囲の空気分子と非常に異なる方法で相互作用するので、実際には測定が自動的に行われ、猫はその生（または死）に乗り続けます。 しかし、もつれた歴史は、本当の意味では、シュレーディンガー子猫であるq-onを記述しています。, それらの完全な記述は、中間時に、二つの矛盾した特性-軌道の両方を考慮に入れることを必要とする。

もつれた歴史の制御された実験的実現は、q-onに関する部分的な情報を収集する必要があるため、繊細です。 従来の量子測定は、一般的に、数回にわたる部分的な情報ではなく、明確な形状や明確な色を決定するなど、完全な情報を一度に収集します。 ができ、あな技術の難しさです。, このようにして、量子論における”多くの世界”の増殖に明確な数学的および実験的な意味を与え、その実在性を実証することができます。

オリジナルストーリーは、数学と物理と生命科学の研究開発と動向をカバーすることにより、科学の国民の理解を高めることを使命とするSimons財団の社