의 분위기 매력적인 미스터리에 연결하는 개념의 양자 얽힘과(어떻게 든)관련 주장하는 양 이론을 필요로”많은 세계입니다.”그러나 결국 그것들은 상향식 의미와 구체적인 의미를 지닌 과학적 아이디어이거나 있어야한다. 여기서 나는 얽힘과 많은 세계의 개념을 내가 아는 한 간단하고 명확하게 설명하고 싶습니다.
I.
얽힘은 종종으로 간주된 고 양자-기계적인 현상이지만,그렇지 않습니다., 사실,그것은 깨달음이지만 다소 틀에 얽매이지 않을 고려하는 간단한 비자(또는”classical”)버전의 얽힘이 처음이다. 이것은 양자 이론의 일반적인 기이함과는 별도로 얽힘 자체의 미묘함을 캐내는 것을 가능하게합니다.
얽힘 발생되는 상황에서 우리가 부분적인 지식의 상태의 두 가지 시스템입니다. 예를 들어,우리 시스템은 c-ons 라고 부르는 두 개의 객체가 될 수 있습니다., “C”는”클래식”을 제안하기위한 것이지만,마음에 구체적이고 즐거운 것을 원한다면 c-ons 를 케이크로 생각할 수 있습니다.
우리의 c-ons 는 정사각형 또는 원형의 두 가지 모양으로 제공되며 가능한 상태로 식별합니다. 다음 네 가지의 공동국,두 c 기능은(사각형,사각형),(사각형,원),(원형,사각형),(원,원). 다음 표는 그 네 가지 상태 각각에서 시스템을 찾기위한 확률이 될 수있는 것의 두 가지 예를 보여줍니다.,그 중 하나의 상태에 대한 지식이 다른 하나의 상태에 대한 유용한 정보를 제공하지 않으면 c-ons 가”독립적”이라고 말합니다. 우리의 첫 번째 테이블에는이 속성이 있습니다. 첫 번째 c-on(또는 케이크)이 정사각형 인 경우,우리는 여전히 두 번째 모양에 대해 어둠 속에 있습니다. 마찬가지로,두 번째의 모양은 첫 번째의 모양에 대해 유용한 것을 드러내지 않습니다.반면에,우리는 하나에 대한 정보가 다른 것에 대한 지식을 향상시킬 때 우리의 두 c-on 이 얽혀 있다고 말합니다. 우리의 두 번째 표는 극단적 인 얽힘을 보여줍니다., 이 경우 첫 번째 c-on 이 원형 일 때마다 두 번째도 원형이라는 것을 알고 있습니다. 그리고 첫 번째 c-on 이 정사각형 일 때 두 번째도 마찬가지입니다. 하나의 모양을 알면 다른 하나의 모양을 확실하게 추론 할 수 있습니다.
버전의 양자 얽힘은 본질적으로 동일한 현상이는 부족합니다. 양자 이론에서 상태는 파동 함수라고하는 수학적 객체에 의해 설명됩니다., 규칙을 연결하는 파 기능을 물리적 확률을 소개하는 매우 흥미로운 합병증으로,우리는 토론할 것이다,그러나 중앙의 개념이 얽혀 지식,우리가 보는 이미 이에 대한 전통적인 확률,운반.
케이크를 계산 하지 않으로 양자 시스템,물론,하지만 얽힘 간의 양자 시스템 자연적으로 발생한다—예를 들어,여파에서 입자의 충돌 사고로 이어질 수 있습니다. 실제로,unentangled(독립)국은 드문 경우를 제외하고,대한 때마다 시스템은 상호 작용,상호작용을 만들 사이의 상관 관계니다.,
예를 들어,분자. 그것들은 서브 시스템,즉 전자와 핵의 합성물입니다. 분자의 가장 낮은 에너지 상태에서는 가장 일반적으로 발견되는 높게 얽혀 상태의 전자 및 핵의 직분을 위해 사람들의 구성하는 입자는 의미없이 독립적이다. 핵이 이동함에 따라 전자는 그들과 함께 움직입니다.,
로 돌아 우리를 들어:우리가 작성하는 경우 Φ■,Φ●파 기능을 설명하는 시스템이 1 에서 사각형이나 원형의 미국,ψ■,ψ●파 기능을 설명하는 시스템에서 2 개의 사각형이나 원형 상태에서 다음,우리의 작동 예시 전체국 될 것입니다.
독립적인: Φ■ψ■+Φ■ψ●+Φ●ψ■+Φ●ψ●
얽힌:Φ■ψ■+Φ●ψ●
우리는 또한 쓸 수 있는 독립적인 버전으로.
(Φ■+Φ●)(ψ■+ψ●)
참고 어떻게 이 제제에 괄호를 명확하게 분리시스템 1 및 2 으로 독립적이 단위입니다.,
얽힌 상태를 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 부분 정보를 제공하는(복합)시스템의 측정을하는 것입니다. 우리가 배울 수있는,예를 들어,이 두 시스템을 공모가가 동일한 모양도 없이,학습도 정확히 어떤 모양입니다. 이 개념은 나중에 중요해질 것입니다.
더 독특한 결과 양자 얽힘과 같은 아인슈타인 Podolsky-Rosen(EPR)및 Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)효과를 통해 발생한 상호작용 또 다른 측면으로 양자 이론의 소위”보완.,”EPR 과 GHZ 의 토론을위한 길을 닦기 위해 이제 보완 성을 소개하겠습니다.
이전에는 c-ons 가 두 가지 모양(정사각형과 원)을 나타낼 수 있다고 상상했습니다. 이제 우리는 빨간색과 파란색의 두 가지 색상을 나타낼 수도 있다고 상상합니다. 우리가 말하의 클래식 시스템,케이크,이 추가되실 것을 의미하는 우리의 c-기능을 수의에서 다음과 같은 네 가지 상:붉은 광장,붉은 원,블루 스퀘어 또는 블루 원입니다.,
아직한 양자 케이크—그린란드 빙상이 녹는 것,아마 또는(더 존엄성)q-에서 상황은 뿌리깊은 다릅니다. 는 사실 q-에할 수 있는 전시관,서로 다른 상황에서,다양한 모양 또는 다른 색상을 반드시 그것을 가지고 양쪽에는 형상과 색상을 동시에. 사실,”common sense”추는 아인슈타인을 주장해야한 부분의 허용 개념의 물리적 현실과 일치하지 않는 실험실로 우리는 볼 것이다.,
우리는 q-on 의 모양을 측정 할 수 있지만 그렇게하면 색상에 대한 모든 정보가 손실됩니다. 또는 q-on 의 색상을 측정 할 수 있지만 그렇게하면 모양에 대한 모든 정보가 손실됩니다. 양자 이론에 따르면 우리가 할 수없는 것은 모양과 색상을 동시에 측정하는 것입니다. 아무도 뷰의 물리적 현실을 캡처의 모든 측면을 고려해야 합 계정으로 많은 다른 함께 사용할 수 없는 전망을 제공하는 유효한 그러나 부분적인 통찰력. 이것은 Niels Bohr 가 그것을 공식화 한 것처럼 상보성의 핵심입니다.,
결과적으로,양자 이론은 우리가 물리적 현실을 개별 속성에 할당하는 것을 우회하도록 강요합니다. 모순을 피하기 위해 우리는 다음을 인정해야합니다.
- 측정되지 않은 속성은 존재할 필요가 없습니다.
- 측정은 측정되는 시스템을 변경하는 활성 프로세스입니다.
II.
니다 지금 설명하는 두 개의 클래식—그러나 멀리이에서 고전!,-양자 이론의 이상한 그림. 둘 다 엄격한 실험에서 확인되었습니다. (실제 실험에서 사람들은 케이크의 모양이나 색상보다는 전자의 각운동량과 같은 특성을 측정합니다.)
Albert Einstein,Boris Podolsky 및 Nathan Rosen(EPR)은 두 개의 양자 시스템이 얽혀있을 때 발생할 수있는 놀라운 효과를 설명했습니다. EPR 효과는 상보성과 양자 얽힘의 특정하고 실험적으로 실현 가능한 형태와 결혼한다.,
EPR 쌍은 두 개의 q-on 으로 구성되며 각 q-on 은 모양 또는 색상에 대해 측정 할 수 있습니다(둘 다 측정하지는 않음). 우리가 우리가 가정에 액세스하는 등 많은 쌍을,모두가 동일 우리가 선택할 수 있는 측정을 만들이 그들의 구성 요소입니다. 우리가 EPR 쌍의 한 멤버의 모양을 측정한다면,우리는 그것이 정사각형이나 원형 일 가능성이 똑같이 높다는 것을 알게됩니다. 우리가 색깔을 측정하면,우리는 그것이 똑같이 빨간색이나 파란색이 될 가능성이 있음을 알게됩니다.,
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흥미로운 효과를 EPR 으로 간주 역설적으로 발생하는 경우에는 측정의의 구성원입니다. 우리가 색상에 대해 두 멤버 또는 모양에 대해 두 멤버를 측정 할 때 결과가 항상 동의한다는 것을 알게됩니다. 따라서 우리가 찾는 것은 빨간색,그리고 나중에는 측정의 색상을 우리는 발견 할 것입니다 그리고 그것을 너무 빨간색,등등. 반면에 우리가 하나의 모양을 측정 한 다음 다른 하나의 색상을 측정하면 상관 관계가 없습니다., 따라서 첫 번째가 정사각형이면 두 번째가 똑같이 빨간색이거나 파란색 일 가능성이 높습니다.
우리는 것입니다에 따라,양자론,그 결과는 경우에도 먼 거리를 별도로 두 시스템,그리고 측정이 수행되는 거의 동시에. 한 위치에서의 측정 선택은 다른 위치의 시스템 상태에 영향을 미치는 것으로 보입니다. 이”무시 무시한 행동,거리에서”아인슈타인이라는 it,보일 수 있습니다 필요한 정보의 전송에 이 경우,에 대한 정보를 어떤 측정을 수행하였—는 것보다 더 빠른 속도로 사라지고 빛의 속도입니다.,
하지만 그렇습니까? 당신이 얻은 결과를 알기 전까지는 무엇을 기대해야할지 모릅니다. 나는 당신이 그것을 측정하는 순간이 아니라 당신이 측정 한 결과를 배울 때 유용한 정보를 얻습니다. 어떤 메시지를 드러내는 결과를 측정해야에서 전송되는 몇 가지 구체적인 육체적인 방법으로,느린(아마도)빛의 속도보다.
더 깊이 반영하면 역설이 더 용해됩니다. 실제로,첫 번째가 빨간색으로 측정 된 것을 감안할 때 두 번째 시스템의 상태를 다시 생각해 봅시다., 우리가 두 번째 q-on 의 색상을 측정하기로 선택하면 분명히 빨간색을 얻을 것입니다. 그러나 우리는 앞에서 설명한을 도입할 때 보완,우리가 선택하는 경우를 측정하는 q-에 모을 때,그것은에서”red”상태로,우리는 동등한 가능성을 찾아 사각형이나 원입니다. 따라서 역설을 도입하는 것과는 거리가 먼 EPR 결과는 논리적으로 강제됩니다. 그것은 본질적으로 단순히 상보성의 재 포장입니다.
도 먼 사건이 상관 관계가 있다는 것을 발견하는 것은 역설적이지 않습니다., 후에,모두가 각 멤버 한 쌍의 장갑 상자에게 메일을 지구의 반대 측에,나는 놀라지 않을 것이는 내부 보고 하자 내가 결정할 수 있는 손 장갑니다. 마찬가지로,모든 경우 알려진 사이의 상관 관계는 EPR 쌍해야 합 찍을 때 회원은 함께 가까이지만,물론 그들은 살아남을 수 있습 후속 분리,으로만 그들의 추억. 다시 말하지만,EPR 의 특이성은 그러한 상관 관계가 아니라 상보적인 형태에서의 가능한 구체화이다.,
III.
다니엘 Greenberger,마이클 혼 및 안톤 Zeilinger 발견 또 다른 훌륭하게 조명하는 예의 양자 얽힘. 그것은 특별한 얽힌 상태(GHZ 상태)로 준비된 3 개의 q-on 을 포함합니다. 우리는 세 개의 q-on 을 세 명의 먼 실험자에게 배포합니다. 각 실험자는 모양이나 색상을 측정할지 여부를 독립적으로 무작위로 선택하고 결과를 기록합니다. 실험은 여러 번 반복됩니다,항상 세 q-ons 는 GHZ 의 상태에서 시작.,
각 실험자는 개별적으로 최대 무작위 결과를 찾습니다. 을 때 그녀는 측정 q-에서의 모양,그녀는 동등을 찾을 가능성이있는 사각형이나 원을 때 그녀는 측정색,빨간색 또는 파란색은 동등하게 높습니다. 지금까지,너무 평범한.
그러나 나중에 실험자들이 함께 모여 측정 값을 비교할 때 약간의 분석을 통해 놀라운 결과가 나타납니다. 사각형 모양과 붉은 색을”좋음”,원형 모양과 푸른 색을”악”이라고 부릅시다.,”의 경험을 발견 할 그 때마다 그 두 가지를 선택하는 측정 모양이 그러나 세 번째로 측정된 색상으로,그들은 정확하 0 나 2 결과가 있었다”악”(즉,원형이나 파란색). 그러나 세 사람 모두가 색을 측정하기로 선택했을 때,그들은 정확히 1~3 개의 측정이 악하다는 것을 발견했습니다. 이것이 양자 역학이 예측하는 것이며,이것이 관찰되는 것입니다.
도:은 양의 악도 또는 odd? 두 가지 가능성은 다른 종류의 측정에서 확실하게 실현됩니다. 우리는 질문을 거부 할 수밖에 없습니다., 그것이 측정되는 방법과는 독립적 인 우리 시스템의 악의 양에 대해 말하는 것은 의미가 없습니다. 실제로,그것은 모순으로 이어집니다.
GHZ 효과는 물리학 자 시드니 콜맨(Sidney Coleman)의 말에서”당신의 얼굴에있는 양자 역학.”그것을 맞춰야를 깊게 묻는 편견에 뿌리를 일상의 경험,즉 실제 시스템 확실한 속성,독립적 인 여부 그 속성을 측정합니다. 그들이 그랬다면,선과 악 사이의 균형은 측정 선택에 영향을받지 않을 것입니다. 일단 내면화되면,GHZ 효과의 메시지는 잊을 수없고 마음이 확장됩니다.,
IV.
지금까지 우리가 고려하는 방법에 얽힘 수 있습하는 것이 불가능하게 할당를 보유한 sgs 는 고유하고 독립적인국을 여러 가지 q-ons. 비슷한 고려 사항이 시간에 단일 q-on 의 진화에 적용됩니다.
우리가 우리가”얽혀 기록할 때”그것은 불가능을 할당할 명확한 상태를 우리의 시스템에 각각의 순간에 시간입니다. 마찬가지로 우리가 어떻게 가지고 기존의 얽힘을 제거하여 몇 가지 가능성을 만들 수 있습니다 얽혀 기록하여 측정을 수집하는 부분에 대한 정보를 어떤 일이 일어났습니다., 가장 단순한 얽힌 역사에서 우리는 단지 하나의 q-on 을 가지고 있으며,우리는 두 가지 다른 시간에 모니터링합니다. 우리가 상상할 수 있는 상황이 우리가 결정의 모양은 우리의 q 었을 광장 중 하나에서 두 번이나 그것이 원형에서 두 번지만,우리의 관찰을 떠나 두 대안에서 재생합니다. 이것은 위에 설명 된 가장 단순한 얽힘 상황의 양자 시간적 아날로그입니다.,
를 사용하여 조금 더 정교한 프로토콜을 추가할 수 있습니다 주름의 보완이 시스템,그리고 정의하는 상황을 가지고”많은 세계”면의 양자이론. 따라서 우리의 q-on 은 이전 시간에 빨간색 상태로 준비 될 수 있으며 이후 시간에 파란색 상태로 측정됩니다., 에서와 같이 간단한 위의 예,우리는 지속적으로 할당하는 우리의 q-에서 재산의 색에 시간을;도 아니다 그것이 결정 모양입니다. 역사에 이런 종류의 실현에 한정되지만 조절하고 정확한 방법으로,직관의 기초가 되는 많은 세계 그림의 양자 역학에 있습니다. 명확한 국가는 나중에 함께 모이는 상호 모순 된 역사적 궤적으로 분기 할 수 있습니다.,
에어빈 슈뢰딩거는,설립자의 양자이론 누가 깊은 회의의 정확성을 강조는 발전의 양자 시스템 자연스럽게 자국이 될 수 있는 측정을 심하게 다른 속성이 있습니다. 그의”슈뢰딩거 고양이”는 양자 불확실성을 고양이 사망률에 대한 질문으로 확대하는 것으로 유명합니다. 측정하기 전에,우리의 예에서 보았 듯이,생명(또는 죽음)의 속성을 고양이에게 할당 할 수는 없습니다. 둘 다—또는 둘 다-가능성의 네덜란드 내에서 공존합니다.,
일상 언어가 병합 설명 양자 보완,부분에 있기 때문에 일상적인 경험가 발생하지 않습니다. 실용적이 고양이의 상호 작용과 함께 주변 공기를 분자,다른 것들 사이에,매우 다른 방법으로는지 여부에 따라 그들은 살아 또는 죽는다,그래서 실제로 측정 가져 만들어가 자동으로,그리고 고양이가명(또는 죽음). 그러나 얽힌 역사는 진정한 의미에서 슈뢰딩거 새끼 고양이 인 q-on 을 묘사합니다., 그들의 완전한 설명은 중간 시간에 우리가 두 가지 모순 된 속성 인 궤적을 모두 고려해야한다는 것을 요구합니다.
얽힌 역사의 통제 된 실험적 실현은 우리가 우리의 q-on 에 대한 부분적인 정보를 수집해야하기 때문에 섬세합니다. 기존의 양자 측정은 일반적으로 완전한 정보를 수집에서 한시간—예를 들면,그들은 결정하는 명확한 형태나 명확한 컬러보다는 부분적인 정보에 걸쳐 여러 번입니다. 그러나 그것은 할 수 있습니다—실제로,큰 기술적 어려움없이., 이 방법으로 우리가 줄 수 있는 확실한 수학적,실험적인 의미의 확산에”많은 세계”에서,양자론을 충실 놓.
원래의 이야기를 허가 재판에서 콴타 잡지는 편집 독립 출판 Simons 재단은 그의 임무에 대한 대중의 이해를 증진하기 위해 과학으로 덮는 연구 개발에서 트렌드 수학 및 물리학과 생명 과학.