Das “Foto” von Quanten-Verschränkung.Bild: Moreau et al (Science Advances (2019))
Eine neue Quantenmechanik experiment zeigt das Feld die Unheimlichste Konzept, Aufwickeln, in eine ganz neue Art und Weise. Aber, natürlich, es ist nicht so einfach.
Viele andere Nachrichtenagenturen abgedeckt haben, was Sie beschrieben haben, wie das erste Bild, oder sogar ein “Foto” von Verschränkung, manchmal bezeichnet als ” spooky action at a distance. Das Bild muss sich irgendwie zeigen, Verschränkung, aber es ist nicht die beiden Lappen des Bildes, die miteinander verwoben sind—es sind die Photonen, die in diesem Bild und anderen Photonen an anderer Stelle. Darüber hinaus ist es das experiment nicht überwinden, einige Schlupflöcher, die von anderen Wissenschaftlern gefordert haben und gegangen sind große Längen zu überwinden, für tests wie diese. Es ist nicht so, dass die Physiker etwas falsch zu machen; es ist diese Verschränkung ist ein hartes Thema zu Deckel in leicht verständlichen Worten, ohne handwaving. Also, lassen Sie uns versuchen.
Bevor wir zu dem Bild, müssen Sie einen crash-Kurs in Quantenmechanik. In der Quantenmechanik sind die mathematischen Regeln ausgedacht, um zu erklären, das seltsame Verhalten der kleinsten Teilchen. Diese Partikel’ Eigenschaften, wie Ihre Energie, sind “quantisiert”, das heißt, Sie können nur annehmen, dass die Werte aus einer Reihe von Optionen. Zur gleichen Zeit, Teilchen nehmen kann, auf einen Zustand der überlagerung, das heißt, Sie übernehmen mehrere dieser Werte gleichzeitig, wenn Sie nicht auf der Suche auf Sie. Diese Werte sind begleitet von Amplituden, die denken Sie möglicherweise als signal stärken. Eine Gleichung genannt, die “Wellenfunktion” beschrieben, die alle möglichen Werte mit Ihren Amplituden.
Wenn Sie beobachten, die Partikel, die Wellenfunktion zusammen und das Teilchen nimmt einen der Werte. Wenn zwei von diesen Teilchen interagieren und trennen, Sie miteinander verschränkt sind, was bedeutet, dass eine Wellenfunktion beschreibt nun beide, mit den Amplituden zugewiesen Partikel’ – Werte gleichzeitig. Wenn Sie diese verschränkten Wellenfunktion und Messen jedes Teilchen wiederholt, das Ergebnis wäre mehr korreliert als Sie erwarten würden, von den üblichen Regeln spiegeln Münzen oder würfeln.
Das problem mit dieser Korrelation ist, dass es hält, selbst wenn die Partikel werden auf anderen Seiten des Universums von einander. Es sei denn, die Informationen irgendwie bewegt sich schneller als die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum ist (es ist nicht, gemäß Einsteins Gesetze), es ist völlig unklar, wie diese Partikel können immer noch diese “spooky” – Verbindung. Wissenschaftler ursprünglich gedacht, dass vielleicht gab es einige “lokale versteckte Variablen”, dass Sie nicht unter Berücksichtigung der Regeln für die Zusammenhänge. So entwickelten Sie einen test, um zu sehen, ob diese verborgenen Variablen existieren könnten.
Moderne Experimente erfordern in der Regel die Messung von Korrelationen zwischen Paaren von Teilchen, warf diese Zusammenhänge in eine spezielle Gleichung, und sehen, wenn die Gleichung gilt (lokale verborgene Variablen existieren) oder Pausen (die wir nicht verstehen das Universum). Sie benötigen vier sub-Experimente, in denen einer der beiden Messungen wird nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, für jedes photon des Paares. Aber egal, was experiment werfen wir auf die Partikel, wenn Sie auch weiterhin zeigen das gleiche Ergebnis: Die Gleichung Pausen, keine versteckten Variablen.
Das Bild am Anfang dieses Artikels zeigt vermutlich ein paar leichte Teilchen brechen die Gleichung—ein Markenzeichen quantum Ergebnis vor unseren Augen, so das Papier, veröffentlicht in dieser Woche in der Wissenschaft Fortschritte. Die experimentellen setup erzeugt ein paar von verschränkten Photonen, dann sendet die erste durch einen filter und auf einen sensor und der zweite durch einen anderen, schaltbaren filtern und auf einen anderen sensor schaltet auf die Kamera, die Aufzeichnungen des ersten Photons. Im wesentlichen, die Kamera dreht sich nur auf und zeichnet einen Treffer, wenn die verschränkten Photonen schlagen Sie jeden sensor auf den richtigen Zeitpunkt.
Dieses Bild zeigt einen split-ring und ist ein Verbund aus tausenden von Durchgängen des Experimentes. Die Ausrichtung der Spalt ist bestimmt durch den filter, dass das photon, das schaltet die Kamera geht durch, nicht das photon, das die Kamera imaging. Obwohl spooky, das ist nicht ganz Verschränkung. Die Forscher festgestellt, dass es “Verwicklung” in das system durch ausführen einer Berechnung auf der kombinierten Daten aus den Photonen, die sich auf die Kamera, und die Photonen, die die Kamera tatsächlich fotografiert. Sie fanden Korrelationen zwischen einigen dieser Paare von Photonen’ Eigenschaften, die stärker waren als klassische Wahrscheinlichkeit voraussagen würde.
Aber, ich sagte vorhin, dass soll es vier sub-Experimente, zwei auf jedem photon. Das ist eines der Probleme, mit dieser neuen Arbeit, erklärt John Donohue, Leiterin der wissenschaftlichen öffentlichkeitsarbeit von der University of Waterloo, Institute for Quantum Computing, wer war in der Studie nicht beteiligt. Die tatsächlichen Experimentieren kommt aus dem filter, der schaltet auf die Kamera, während das “experiment” durchgeführt, auf dem ersten photon wird später extrahiert aus den Daten. Also, das experiment hat nicht das element der Zufälligkeit, die erforderlich, um auszuschließen, hidden-variable-Theorien, der Experimente wie diese sind gemeint, um Sie zu widerlegen.
So, während diese Ergebnisse sind interessant, Sie sind nicht so streng wie einige Wissenschaftler es gerne hätte. Darüber hinaus gibt es viel überzeugender, wenn auch indirekte, Bilder und Grafiken der Verstrickung in andere wissenschaftliche arbeiten. Dies soll ein Foto von verschränkten Teilchen im wahrsten Sinne des Wortes, auch wenn es mehr wie das einfallende Licht von einer von einem paar von verschränkten Photonen, die erfordert, dass ein Studium der Physik vollständig wickeln Sie Ihre Kopf herum. Es ist immer noch geil, aber!
“Die Analyse und die Technik ist interessant, und ich denke, es wird dazu führen, dass mehr Leute darüber nachdenken, wie wir dies in einem weniger strittigen Art und Weise,” Donohue sagte. “Und das kann immer zu etwas führen, das super ordentlich.”
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