La “photo” de l’intrication quantique.Image: Moreau et al (Avancées de la Science (2019))
Une nouvelle mécanique quantique expérience montre le champ les plus effrayants concept, l’enchevêtrement, dans une toute nouvelle façon. Mais, bien sûr, ce n’est pas aussi simple que cela.
Beaucoup d’autres médias ont couvert ce qu’ils ont décrit comme la première fois l’image, ou même une “photo” de l’enchevêtrement, parfois appelé spooky action à distance. La photo n’sorte de montrer l’intrication, mais ce n’est pas les deux lobes de l’image qui sont imbriquées—c’est que les photons dans cette image et d’autres photons ailleurs. En outre, l’expérience n’a pas de combler certaines des lacunes que d’autres scientifiques ont requis et passé beaucoup de mal à surmonter, pour les tests de ce genre. Ce n’est pas que les physiciens sont en train de faire quelque chose de mal; c’est que l’intrication est un dur à expliquer dans facile-à-comprendre les termes sans handwaving. Alors, nous allons essayer.
Avant d’arriver à l’image, vous aurez besoin d’un cours intensif en mécanique quantique. La mécanique quantique sont les règles mathématiques conçu pour expliquer le comportement étrange des plus petites particules. Ces particules propriétés, comme leur énergie, leur sont “quantifiés,” ce qui signifie qu’ils ne peuvent assumer les valeurs à partir d’un ensemble d’options. Dans le même temps, les particules peuvent prendre sur une superposition d’états, ce qui signifie qu’ils assument plusieurs de ces valeurs à la fois lorsque vous n’êtes pas regardant. Ces valeurs sont accompagnés par des amplitudes, que l’on pourrait penser que les forces de signal. Une équation appelée la “fonction d’onde” décrit toutes les valeurs possibles avec leurs amplitudes.
Lorsque vous observez les particules, la fonction d’onde s’effondre et la particule prend juste l’une des valeurs. Si deux de ces particules interagissent et se séparer, ils se perdent, ce qui signifie qu’une fonction d’onde décrit désormais tous les deux, avec des amplitudes attribuée à la fois à des particules valeurs simultanément. Si vous configurez ce empêtré fonction d’onde et de mesurer chaque particule à plusieurs reprises, les résultats seraient plus corrélées que vous attendez de les règles habituelles qui régissent le retournement des pièces de monnaie ou roulement de dés.
Le problème avec cette corrélation est qu’il détient, même si les particules sont sur d’autres aspects de l’univers de l’autre. À moins que les renseignements en quelque sorte se déplace plus vite que la vitesse de la lumière dans le vide (qui ne peut pas, selon Einstein lois), il est tout à fait clair comment ces particules peuvent toujours partager ce “sinistre” de connexion. Les scientifiques à l’origine pensé que peut-être il y avait quelques “locaux variables cachées” qu’ils n’ont pas pris en compte régissant les corrélations. Donc, ils ont conçu un test pour voir si ces variables cachées peuvent exister.
Les expériences modernes exigent habituellement la mesure des corrélations entre des paires de particules, de lancer ces corrélations dans une équation, et de voir si l’équation est vraie (local des variables cachées existent) ou des pauses (nous ne comprenons pas l’univers). Ils ont besoin de quatre sous-expériences, dans lequel l’un des deux mesures est choisi au hasard par chaque photon dans la paire. Mais peu importe ce que l’expérience nous jeter à particules, cependant, ils continuent de démontrer le même résultat: L’équation de pauses, pas de variables cachées.
L’image en haut de cet article soi-disant montre une paire de particules légères la rupture de l’équation caractéristique quantique résultat devant nos yeux, selon l’étude publiée cette semaine dans les Avancées de la Science. Le dispositif expérimental génère une paire de photons intriqués, puis envoie le premier à travers un filtre et sur un capteur et le deuxième par un autre, filtre passe-haut commutable, sur un autre capteur qui allume la caméra qui enregistre le premier photon. Essentiellement, la caméra tourne et enregistre un succès si photons intriqués frapper chaque capteur au bon moment.
Cette image montre un anneau fendu et est composée de milliers de pistes de l’expérience. L’orientation de la division est déterminé par le filtre que le photon qui allume la caméra passe à travers, pas le photon que l’appareil photo est d’imagerie. Bien qu’effrayant, ce n’est pas tout à fait de l’enchevêtrement. Les chercheurs ont déterminé qu’il y avait “enchevêtrement” dans le système par l’exécution d’un calcul sur les données combinées provenant des photons est allumé l’appareil photo et les photons que la caméra a pris une photo de. Ils ont trouvé des corrélations entre certains de ces paires de photons’ propriétés qui étaient plus forts que le classique de la probabilité serait à prévoir.
Mais, je l’ai dit plus tôt qu’il est censé être quatre sous-expériences, deux de chaque photon. C’est l’un des problèmes avec ce nouvel ouvrage, a expliqué John Donohue, directeur de vulgarisation scientifique de l’Université de Waterloo, de l’Institut de l’Informatique Quantique, qui n’était pas impliqué dans l’étude. Tous les réels expérimentation vient du filtre qui s’allume la caméra, tandis que le “test” effectué sur le premier photon est extrait plus tard, à partir des données. Donc, cette expérience ne comprend pas l’élément de hasard, nécessaire pour écarter la variable cachée des théories que des expériences comme celles-ci sont destinés à réfuter.
Donc, bien que ces résultats sont intéressants, ils ne sont pas aussi rigoureux que certains scientifiques voudrais. En outre, il ya beaucoup de plus en plus convaincants, même si elle est indirecte, des images et des graphiques de l’enchevêtrement compris dans d’autres articles scientifiques. C’est censé être une photo d’enchevêtrement de particules dans le sens littéral du terme, même si ça ressemble plus à de lumière détectée à partir d’un d’une paire de photons intriqués qui nécessite un diplôme de physique à l’complètement envelopper votre tête autour de. C’est toujours aussi cool, si!
“L’analyse et de la technique est intéressante, et je pense que ça va conduire à plus de gens de penser à la façon dont nous le faisons dans une moins de manière défendable,” Donohue a dit. “Et qui peut toujours conduire à quelque chose de super bien.”
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