Entrelazamiento cuántico: ¿por qué tanto alboroto?

Question

Teniendo en cuenta que soy un profano -sin formación en física-, ¿podría alguien explicarme qué tiene de "gran cosa" el entrelazamiento cuántico?

Solía pensar que lo entendía: que 2 partículas, digamos a un año luz de distancia espacial, pudieran afectarse físicamente, de forma instantánea. Aquí entendería el "gran problema".

Leyendo un poco más he llegado a entender (quizá incorrectamente) que las partículas separadas espacialmente pueden no afectarse mutuamente, pero conociendo las propiedades de una se pueden inferir las de la otra.

Si ese es el caso, no veo cuál es el problema... ¿2 cosas tienen algunas propiedades establecidas en correlación entre sí en el punto de entrelazamiento, se separan, se miden, y se encuentra que tienen estas propiedades...?

¿Qué me estoy perdiendo? ¿Es que las propiedades de las partículas están en un estado "no fijado" y sólo se fijan cuando se miden? (es decir, la función de onda se colapsa). Si esto es cierto, ¿por qué pensamos esto en lugar de la idea más intuitiva de que las propiedades se fijaron en un momento anterior?

Answer 1

Entiendo su confusión, pero he aquí por qué la gente suele pensar que el entrelazamiento cuántico es bastante extraño. Consideremos primero la siguiente afirmación que usted hace:

2 cosas tienen algunas propiedades establecidas en correlación entre sí en el punto de entrelazamiento, se separan, se miden, y se encuentra que tienen estas propiedades

Una versión clásica (no cuántica) de esta afirmación sería algo así. Imagina que coges dos canicas y pintas una de negro y otra de blanco. Luego, mete cada una en su propia caja opaca y envía la canica blanca a Los Ángeles y la negra a Nueva York. A continuación, acuerda que la persona L de Los Ángeles y la persona N de Nueva York abran cada caja exactamente a las 5 de la tarde y anoten el color de la bola de su caja. Si le dice a cada una de las personas L y N cómo ha preparado las canicas, sabrán que cuando abran sus respectivas cajas, habrá un 50% de posibilidades de que haya una canica blanca y un 50% de posibilidades de que haya una canica negra, pero no sabrán cuál hay en la caja hasta que hagan la medición. Además, una vez que ven qué color tienen, saben instantáneamente lo que debe haber medido la otra persona debido a la forma en que se preparó inicialmente el sistema de canicas.

Sin embargo, porque pintaste las canicas, sabes con certeza que la persona L tendrá la canica blanca, y la persona N tendrá la canica negra .

En el caso del entrelazamiento cuántico, el procedimiento de preparación del estado es análogo. En lugar de canicas, imaginamos que tenemos electrones que tienen dos posibles gire estados que llamaremos "arriba" denotado $|1\rangle$ y "abajo" denota $|0\rangle$ . Imaginamos preparar un sistema de dos electrones de tal manera que el estado $|\psi\rangle$ del sistema compuesto está en lo que se llama un superposición de los estados "arriba-abajo" y "abajo-arriba", es decir $$ |\psi\rangle = \frac{1}{\sqrt 2}|1\rangle|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|0\rangle|1\rangle $$ Lo único que significa esta expresión matemática es que si hiciéramos un medición del estado de espín del sistema compuesto, entonces hay un 50% de probabilidad de encontrar el electrón A en estado de espín arriba y el electrón B en estado de espín abajo y un 50% de probabilidad de encontrar lo contrario.

Ahora me imagino enviando electrones $A$ a Los Ángeles y el electrón B a Nueva York, y le decimos a la gente de Los Ángeles y Nueva York que midan y registren el estado de espín de su electrón al mismo tiempo y que registren su medición, igual que en el caso de las canicas. Entonces, al igual que en el caso de las canicas, estos observadores sólo conocerán la probabilidad (50%) de encontrar un electrón de espín arriba o un electrón de espín abajo después de la medición. Además, debido al procedimiento de preparación del estado, los observadores pueden estar seguros de lo que el otro observador registrará una vez que haga su propia observación, pero hay una diferencia crucial entre este caso y el de las canicas.

En el caso de los electrones, ni siquiera la persona que preparó el estado sabrá cuál será el resultado de la medición. De hecho, nadie puede saber con certeza cuál será el resultado Hay una naturaleza probabilística inherente al resultado de la medición que se incorpora al estado del sistema. No es que haya alguien que pueda tener un conocimiento oculto, como en el caso de las canicas, sobre cuáles son "realmente" los estados de espín de los electrones.

Dado este hecho, creo que a la mayoría de la gente le parece extraño que, una vez que un observador hace su medición, sepa con certeza lo que medirá el otro observador. En el caso de las canicas, no hay extrañeza análoga porque cada canica fue blanco o negro, y ciertamente no era necesaria ninguna comunicación para que cada observado supiera lo que el otro vería al medirlo. Pero en el caso de los electrones, existe una especie de probabilidad intrínseca a la naturaleza del estado del electrón. El electrón realmente no ha "decidido" un estado hasta justo cuando se produce la medición, por lo que ¿cómo es posible que los electrones siempre "elijan" estar en estados opuestos dado que no tomaron esta "decisión" hasta el momento de la medición? . ¿Cómo van a "saber" lo que ha elegido el otro electrón? Por extraño que parezca, de hecho, de alguna manera "lo saben".

Adenda. Ciertamente, como señala Lubos en su comentario, en realidad no hay nada físicamente paradójico o contradictorio en el entrelazamiento, y es sólo una forma de correlación, pero personalmente creo que es justo llamarlo una forma "extraña" o "poco intuitiva" de correlación.

AVISO LEGAL IMPORTANTE He puesto muchas cosas entre comillas porque quería transmitir la intuición que subyace a la extrañeza del entrelazamiento utilizando analogías; estas descripciones no pretenden ser científicamente precisas. En particular, cualquier antropomorfización de los electrones debe tomarse con un gran grano de sal conceptual.

Answer 2

En lugar de repetir algunas respuestas estándar muy buenas, quiero discutir esta cuestión desde la perspectiva de por qué los sistemas clásicos deben considerarse extraños.

Si aceptamos que la mecánica cuántica es fundamental, entonces, en cierto sentido, cosas como el entrelazamiento no deberían parecernos extrañas. Como señala la respuesta dada por joshphysics así como el respuesta dada por Lubos Motl a una pregunta similar el entrelazamiento es sólo correlación. La extrañeza se debe a que estamos acostumbrados a la idea de localidad clásica y separabilidad de los sistemas.

La localidad se entiende mejor como el concepto que prohíbe acción a distancia y está estrechamente vinculada a Tercera ley del movimiento de Newton . La tercera ley de Newton es la afirmación,

Toda acción tiene una reacción igual y opuesta

que básicamente nos dice que las fuerzas sobre un objeto son el resultado de la interacción de otro objeto. La acción a distancia es una situación en la que dos objetos separados en el espacio comparten una correlación perfecta en su movimiento, lo que implica que un objeto es directamente responsable de las actividades del otro. En la mecánica newtoniana no hay límite de velocidad, por lo que la acción a distancia, aunque parezca increíble, no está prohibida.

Esta situación cambió cuando se comprendió que existe un límite último de velocidad a la que dos objetos pueden comunicarse, o más bien influirse mutuamente a través de la tercera ley. Se trata de la velocidad de la luz, consagrada en las teorías de la relatividad especial y la relatividad general. Este límite último de velocidad en la transferencia de información real entre dos regiones separadas espacialmente es donde falla nuestra "intuición clásica" (lo cual no es una afirmación sobre la intuición humana, sino sobre una aparente contradicción que surge en las afirmaciones lógicas que uno puede hacer en el contexto de una teoría concreta).

Así que en realidad la pregunta no es tanto,

"¿Por qué es rara la mecánica cuántica?"

es

"¿Por qué falla nuestra intuición clásica?"

Gran parte de este fallo en nuestra intuición está relacionado con la separabilidad de los estados que es una característica inherente a la mecánica clásica.

La separabilidad de los estados es posible cuando se pueden describir los estados compuestos como productos directos de los vectores de estado de los subsistemas.

Para explicarlo un poco mejor, existe un postulado de la mecánica cuántica que afirma

El espacio de Hilbert de un sistema compuesto es el producto tensorial del espacio de Hilbert de los espacios de estado asociados a los sistemas componentes

Esto se escribe matemáticamente como $$\mathcal{H}_{AB} = \mathcal{H}_{A} \otimes \mathcal{H}_{B}$$ Puede imaginarse como un espacio abstracto de dimensiones infinitas (un espacio realmente grande). El producto directo $\otimes$ nos dice que tomemos cada componente del cada espacio por cada componente del otro espacio (por ejemplo, si puedo proporcionar una base para un espacio como $x$ , $y$ , $z$ y la base para el segundo espacio como $a$ , $b$ , $c$ el espacio del producto directo sería $xa$ , $xb$ , $xc$ , $ya$ , $yb$ , $yc$ , $za$ , $zb$ , $zc$ )

Como ya se ha dicho, el subespacio de componentes puede tener una base que abarque todo el espacio (abarcar = proporcionar un sistema de coordenadas completo que pueda describir todos los puntos):

$$\mathcal{H}_{A} \rightarrow \{ |a_i \rangle \}$$ y $$\mathcal{H}_{B} \rightarrow \{ |b_j \rangle \}$$

con nuestra base elegida, el estado puro del sistema compuesto puede definirse como:

$$|\psi\rangle = \sum_{i,j} c_{ij} |a_i\rangle \otimes |b_j \rangle $$

Como se indica en el artículo de wikipedia si el Estado $$|\psi\rangle \in \mathcal{H}_{A} \otimes \mathcal{H}_{B}$$ puede escribirse como $$|\psi_A\rangle \otimes |\psi_B\rangle$$ et $$|\psi_i\rangle$$ es un subsistema puro (por ejemplo, también tiene un espacio de Hilbert independiente), entonces el sistema se describe como separable. Si no es separable, está entrelazado y, por tanto:

$$|\psi\rangle = \sum_{i,j} c_{ij} |a_i\rangle \otimes |b_j \rangle \neq |\psi_A\rangle \otimes |\psi_B\rangle$$

( Actualización Ejemplo tomado de Marcini y Severini : Sea $|\psi_{A1}\rangle$ , $|\psi_{A\perp}\rangle$ sean estados ortogonales en $\mathcal{H_A}$ y $|\psi_{B1}\rangle$ , $|\psi_{B\perp}\rangle$ sean estados ortogonales en $\mathcal{H_B}$ . Entonces $$|\psi_{A1}\rangle \otimes |\psi_{B1}\rangle \in \mathcal{H_A} \otimes \mathcal{H_B}$$ así como $$a|\psi_{A1}\rangle \otimes |\psi_{B1}\rangle + b|\psi_{A\perp}\rangle \otimes |\psi_{B\perp}\rangle \in \mathcal{H_A} \otimes \mathcal{H_B}$$ con $a$ , $b$ $\in \mathbb{C}$ . El primero puede factorizarse en estados de los subsistemas, el segundo no. La existencia de este segundo estado daría lugar a la desigualdad anterior).

En nuestra intuición clásica, los sistemas son separables, y sólo a través de algún acoplamiento mecánico clásico directo muestran alguna correlación. Así, en los ejemplos de las canicas, hay algún proceso mecánico que interviene en la mezcla de las canicas. Las canicas siguen siendo sistemas separables, y la correlación entre una persona que encuentra una canica blanca y otra que encuentra una canica negra sigue basándose en la mecánica estadística clásica, simplemente por el hecho de que las canicas tienen un color definido asociado a ellas antes de introducirlas en la caja. . Esto significa que el estado de color de cualquiera de las canicas es conocido y no está correlacionado con el estado de la otra canica. Para la mecánica clásica tiene sentido hablar de un estado blanco o negro de las canicas. Este no es un estado típico de la mecánica cuántica, y que los sistemas tengan un estado definido antes de la observación es la causa fundamental del fracaso de nuestra intuición clásica

Debemos comprender que el espacio de estados completo del sistema enredado es mucho mayor que el espacio de los sistemas separables. Existe una buena analogía para comprender el diferente tamaño de los espacios de estados en el contexto de la Aproximación Born Oppenheimer (y Emilio Pisanty explica muy bien la derivación en su respuesta a esta pregunta de SE ). La aproximación de Born Oppenheimer proporciona una justificación para permitir la separación de los estados nuclear y electrónico de un sistema molecular:

$$\Psi_{Total} = \psi_{electronic} \times \psi_{nuclear}$$

Esto es posible demostrando que se puede ignorar el "acoplamiento vibrónico" asociado a las transiciones de partículas que estarían representadas por términos no diagonales en la matriz Hamiltoniana completa.

Del mismo modo, en nuestra "intuición clásica" podemos ignorar muchos términos que describen el estado del sistema simplemente porque sus efectos son demasiado pequeños para ser considerados. A medida que los sistemas se hacen más pequeños, estos efectos son más difíciles de ignorar, y la noción de que un objeto cuántico pueda tener un estado definido (por ejemplo, ser definitivamente una canica blanca o negra) antes de nuestra observación no es posible. Sin embargo, la correlación de los resultados no es extraíble del sistema; en este sentido, la correlación debe considerarse más fundamental que la definición del estado. Se trata de una situación muy diferente a la que encontramos en la mecánica clásica, donde la definición del estado se considera más fundamental.

Esperemos que esto aclare un poco más por qué pensamos que el entrelazamiento cuántico es un "gran problema". Requiere un cambio fundamental en nuestra comprensión y enfoque de la física.

Answer 3

Esta es la respuesta que me hizo darme cuenta de por qué tanto alboroto. La descripción que sigue es básicamente una versión ampliada de esta entrada del blog que conocí hace mucho tiempo.

Imagina que vamos a jugar a un juego. Es un juego cooperativo, así que o ganamos los dos o perdemos los dos. Si ganamos, conseguiremos mucho dinero, pero si perdemos moriremos los dos, así que debemos hacer todo lo posible por ganar.

El juego se desarrolla de la siguiente manera: tú irás en una nave espacial a Plutón, mientras que yo me quedaré aquí en la Tierra. Cuando lleguéis a Plutón, alguien lanzará una moneda al aire. En función de su resultado, le harán una de las dos preguntas siguientes:

1. ¿Te gustan los perros?
2. ¿Le gustan los gatos?

Entonces tendrá que responder "sí" o "no". En el mismo momento, alguien en la Tierra lanzará otra moneda al aire y me hará una de las dos mismas preguntas en función de su resultado.

Las reglas del juego son un poco extrañas. Son las siguientes: ganamos el juego si cada uno da un diferente respuesta del otro, a menos que ambos nos preguntan por gatos, en cuyo caso tenemos que dar el mismo responder como los demás para no perder.

Como nos separan varias horas luz, no hay forma de que nos comuniquemos durante la partida, pero podemos pasar el tiempo que queramos discutiendo estrategias antes de irnos, y cada uno de nosotros puede llevarse lo que quiera para ayudarnos a responder a las preguntas.

Ahora, con un poco de reflexión deberías ser capaz de convencerte de que en un mundo clásico, lo mejor que podemos hacer es tener una $75\%$ posibilidad de ganar el partido. Para ello, simplemente acordamos que, independientemente de la pregunta que nos hagan, tú dirás "sí" y yo diré "no". Si hacemos esto, ganaremos a menos que nos pregunten a los dos por gatos, y la probabilidad de que eso ocurra es de 1 entre 4. No importa lo que llevemos con nosotros: mientras se comporte según las reglas conocidas de la mecánica clásica, no puede ayudarnos a hacerlo mejor que esta sencilla estrategia. En particular, no hay ninguna diferencia si cada uno de nosotros lleva un objeto oculto, que más tarde mediremos de alguna manera.

Sin embargo, en un mundo cuántico las cosas son ligeramente diferentes: podemos ganar la partida $85.3\%$ del tiempo. No voy a entrar en los detalles de cómo lo conseguimos exactamente, pero consiste en crear un par de partículas entrelazadas, de las que tú tomas una y yo tomo la otra. Dependiendo de si te preguntan por gatos o por perros, tú haces una de dos mediciones diferentes en tu partícula, y yo hago algo parecido. Según las reglas de la mecánica cuántica, si seguimos este procedimiento correctamente, ganaremos este juego con una probabilidad de $\cos^2(\pi/8)$ o $85.3\%$ . Se han realizado muchos experimentos equivalentes a este juego (se llaman Experimentos de prueba Bell ) y la partida está ganada $85\%$ del tiempo.

Hay otros juegos que se pueden construir, algo más complicados de explicar, en los que el uso del enredo permite ganar $100\%$ del tiempo, aunque en el mundo clásico no se puede evitar perder parte del tiempo. Un artículo que describe un juego de este tipo (entre otros ejemplos de juegos cuánticos) se encuentra en aquí .

Por eso el enredo es tan importante. Nos permite hacer que las cosas se correlacionen de esta manera un poco más de lo que pueden correlacionarse en el mundo clásico. Nos permite hacer algo que no sería posible si el entrelazamiento no existiera.

Como apunte, hay otra razón por la que el entrelazamiento es un poco raro: en el juego del perro y el gato, ¿por qué el entrelazamiento sólo nos permite ganar $85\%$ del tiempo y no $100\%$ ? Resulta que se pueden inventar universos con "física alternativa" en los que se puede ganar este juego $100\%$ del tiempo, sin dejar que la información se transmita más rápido que la luz, pero en nuestro universo, $85.3\%$ es la puntuación máxima posible. La razón por la que el entrelazamiento debe limitarse de este modo es una cuestión abierta en los fundamentos de la mecánica cuántica.

Answer 4

Qué sucedió ¿Aquí? Me sorprende que tantos encuestados respondan "sí, no es para tanto, no pasa nada realmente espeluznante, sí, es sólo correlación...". ¿Qué demonios está haciendo todo el mundo hablando ¿Sobre qué?

Peter Oakey, olvida las matemáticas por un minuto. Esto llevará unos minutos de configuración detallada pero totalmente no matemática, pero si puedes tener paciencia conmigo puedo explicarte de una manera muy aguda por qué el entrelazamiento es espeluznante y no puede explicarse únicamente mediante correlaciones clásicas.

La hora es tu hora

En primer lugar, necesitamos algo fácilmente visualizable con lo que plantear la situación. Un reloj con una sola manecilla, la de las horas, funciona muy bien.

¿He mencionado que las manecillas de estos relojes son un poco raras? Bueno, en realidad... un lote raro.

En lugar de ser líneas puntiagudas afiladas, las manos están pintadas sobre un disco... mal. Están muy manchadas, hasta el punto de que sólo son totalmente negras en la dirección exacta de la hora que representan, por ejemplo, a las 3 en punto. A partir de esa dirección, se difuminan en gris a medida que se rodea el disco en el que está pintada la aguja. De hecho, el disco sigue siendo blanco puro sólo en el lado exactamente opuesto a la dirección del negro puro. Así, si el negro puro apunta a las 3, el blanco puro apunta en la dirección opuesta a las 9. (Puede que mañana añada algún gráfico sencillo para esto, pero esta noche es demasiado tarde).

A través de una ranura oscura

Um, ¿he mencionado que lectura estos relojes también es un poco raro? Bueno... mucho.

Eso es porque sólo se le permite leerlas mirando a través de una única ranura que puede marcar en cualquier posición que desee, como las 12 en punto. Ahora bien, se podría pensar que eso haría imposible ver la manecilla la mayor parte del tiempo, pero no lo olvide: las manecillas de estos relojes están tan manchadas que en la mayoría de los casos, cuando mire a través de la ranura, verá algún tipo de gris, probablemente al menos 50 tonos diferentes.

Ocasionalmente, sin embargo, verá negro puro o blanco puro. Eso significa que has tenido suerte y has colocado tu analizador en una de las dos posiciones desde las que puedes leer el reloj con un 100% de certeza. Así, si coloca la ranura a las 3 en punto y ve negro puro, significa que el reloj estaba ajustado a esa misma hora, las 3 en punto. Pero fíjate en que si en lugar de eso hubieras puesto la ranura a las 9 en punto, habrías visto el blanco puro que siempre está opuesto al negro puro, y de nuevo habrías sabido con certeza que la hora eran las 3 en punto. Por desgracia, si hubiera elegido cualquier otro ajuste para la ranura, sólo habría visto un tono de gris. Los grises más oscuros significarían que estás "más cerca" de la hora del reloj, mientras que los grises más claros significarían que estás más lejos. Pero para cualquiera de los tonos de gris sólo puedes hacer una adivina sobre la hora exacta.

Juego, Reiniciar, Partido

Lo que nos lleva a una última pero muy importante rareza sobre estos relojes: Cada vez que lees uno, la manecilla se reajusta para coincidir con la orientación de su ranura de lectura. Eso es realmente ¡Raro! ¿Cómo funciona este giro final?

Es algo aleatorio, en realidad, pero de una manera que está fuertemente guiada por lo gris que es el disco en el punto en el que lo lees. Si lees negro puro o blanco puro, no hay problema: la mano se queda exactamente donde estaba, en blanco o negro. Si, por el contrario, se ve el tono de gris que hay en el disco, la mano se queda exactamente donde estaba, en el blanco o en el negro. $90^{\circ}$ lejos del negro puro o del blanco puro, por ejemplo 12 o 6 para una manecilla que apunta a 3, entonces el dial se reinicia de forma totalmente aleatoria, con una probabilidad del 50/50 de mover el negro puro o el blanco puro a la posición de la ranura de lectura después. Todo lo que está en medio se convierte en una probabilidad que está más a favor del negro o del blanco. Así, un tono de gris muy oscuro casi siempre hacen que la esfera del reloj gire en negro puro hasta la posición de la ranura de lectura... pero no todas las veces. Mientras el disco tenga algo de blanco mezclado con el negro, el lado blanco puro del disco de la esfera girará ocasionalmente hacia la posición de lectura.

Por cierto, en caso de que se pregunte cómo traducir un extraño tono de gris en una lectura específica del reloj, esta función de reajuste basada en el gris le ofrece la respuesta. Lo que ocurre es que la respuesta final siempre se basa en cómo configuras tu ranura de análisis, concretamente en el valor que se gira a esa posición después de leer el valor original en el reloj. Así, por ejemplo, si ajustas tu analizador a las 12 en punto, tendrás siempre obtener una respuesta de las 12 en punto (negro puro girado en la posición de las 12 en punto) o de las 6 en punto (blanco puro girado en la posición de las 12 en punto). La posición original de la esfera del reloj ya no importa en ese momento, puesto que el propio acto de leer el reloj lo reinicia y convierte el nuevo valor en el único que importa.

Tiempos extraños

Tiempos (y relojes) extraños. Pero si te preguntas por qué pongo tantas restricciones aparentemente sin sentido, te aseguro que no son tan arbitrarias como parecen. Lo que estoy haciendo es traducir grandes trozos de mecánica cuántica a un modelo físico que ayuda a visualizar ciertos tipos de relaciones cuánticas. Como la mecánica cuántica se ocupa de sistemas pequeños que contienen muy poca información, se trata de entender estas restricciones Impares que no permiten las enormes libertades a las que estamos tan acostumbrados del mundo clásico.

Llamaré a estas construcciones relojes difusos debido a todas las probabilidades que existen al leerlos.

¡Igor, tira de la palanca!

A continuación viene la disposición experimental de estos relojes, que es la misma tanto para la correlación clásica como para el entrelazamiento cuántico:

1. Ajusta dos relojes difusos para que tengan horas exactamente opuestas pero seleccionadas al azar, por ejemplo, 1-y-7 o 10-y-4. Mantén estas horas en secreto para todo el universo.

2. Coloca los relojes difusos en dos naves espaciales A y B y llévalas a lugares muy alejados entre sí. Por ejemplo, podrías llevarlas tan lejos la una de la otra que la luz tardara una hora en ir de una nave espacial a la otra.

3. Haz que los observadores de cada nave espacial lean sus relojes. Hay muchas formas de hacerlo, pero en este caso nos pondremos de acuerdo para que los observadores utilicen orientaciones idénticas de sus lectores de ranuras. Para el resto de esta discusión, asumiremos que sus lectores de ranuras están en las 3 en punto.

Recordemos que cuando un lector de ranuras se sitúa a las 3 en punto, el final La lectura será siempre a las 3 (negro puro) o a las 9 (blanco puro). Esto se debe a que la lectura del reloj hace que se reinicie (gire) en función de la cantidad de gris que se vea a través de la ranura. Son esos nuevos valores de negro puro o blanco puro los que se convierten en las lecturas finales de los relojes.

Trabajar de 12 a 6, qué manera de ganarse la vida

Ahora vamos a centrarnos en un subconjunto concreto de relojes difusos correlacionados, que son los que originalmente estaban ajustados a 12 o a 6. ¿Qué ocurre con estos relojes cuando son leídos por los lectores de la ranura de las 3 en punto de ambas naves espaciales?

Recuerde que cualquier valor de reloj ajustado inicialmente a 12 o 6 mostrará para un lector de ranuras de las 3 en punto el tono de gris que resulta en un 50/50 a cara o cruz. Así, la mitad de estos relojes terminarán con negro puro en la posición de la ranura (3 en punto), y la otra mitad con blanco puro (9 en punto).

Supongamos que la nave A lee uno de estos relojes 12-o-6 y obtiene un valor de negro puro, lo que significa que se ha puesto a las 3 en punto. ¿Qué puede decir entonces el observador sobre lo que verá la otra nave espacial cuando mire el reloj correlacionado de la misma manera?

Perderlo

Bueno... nada, en realidad. Desde la perspectiva del observador, este peor escenario de reasignación aleatoria 50/50 ha borrado por completo cualquier información que sería sobre la hora en el otro reloj difuso. Así, todo lo que el observador de la nave A puede decir para este grupo de relojes es "como éste es el grupo de relojes 12-o-6, la nave B tendrá una probabilidad del 50/50 de leer blanco o negro". Lo cual es exactamente correcto: la nave B obtendrá en este caso un resultado tan aleatorio como el que obtuvo la nave A. La correlación que potencialmente se borró de hecho por la naturaleza del procedimiento de lectura, por lo que ninguno de los dos barcos puede decir nada sobre lo que habría visto el otro.

Es el caso clásico: No hay correlación posible -- no hay predictibilidad -- entre los barcos para los pares 12-o-6 del reloj analizados usando las ranuras de las 3 en punto.

Encontrarlo

¿Y si los relojes están entrelazados cuánticamente en lugar de compartir un pasado correlacionado?

Fácil: Cuando el observador del barco A ve negro puro a las 3 en punto para un par de 12 o 6 en punto, sabe que el observador del barco B verá blanco puro. Siempre. 100%.

Uy.

¿Cómo ocurrió eso exactamente?

Lo espeluznante es lo espeluznante

La espeluznante acción a distancia sigue siendo un nombre bastante bueno para ello, porque te garantizo que no vas a ser capaz de construir una explicación significativa para ello en términos de parámetros reales experimentalmente accesibles. Tampoco es un efecto hipotético. Los ejemplos reales de este efecto son siempre más complicados que la versión intencionadamente extrema que he utilizado aquí, pero no por ello es menos extraño. John Bell fue el primero que se dio cuenta de que este efecto era real y comprobable, décadas después de que mentes tan geniales como Einstein y Bohr se acercaran mucho a él pero no vieran la oportunidad.

Los relojes difusos proporcionan una imagen bastante física de lo que tiene que ocurrir. Cuando una de las dos naves espaciales A o B analiza su reloj, hace que éste se reajuste (gire) a la nueva hora impuesta por su posición en la ranura, por ejemplo, de 12-o-6 a 3-o-9.

En clásico física, se acabó. Cada disco gira a su nueva posición localmente y sin ninguna conexión con el otro disco.

En enredado física, el acto de reajustar el disco en A o B perturba una ley de conservación muy implacable, en este caso la conservación del momento angular (pero también se pueden utilizar otras leyes). Resulta que el universo es así que implacable con tales reglas de conservación absoluta que cuestiones como la velocidad de la luz pasan a un segundo plano a la hora de garantizar la conservación absoluta de la cantidad. Así que, al estilo espeluznante, el universo en su conjunto no permite restablecer sólo un de los discos entrelazados, lo que provocaría una ligera no conservación del momento angular. En su lugar, cuando se debe restablecer ambos .

Así, cuando A analiza su reloj de las 12 o las 6 con un analizador de ranuras de las 3, acaba reseteando ambos discos a la nueva orientación 9-o-3. Todo esto sucede "instantáneamente", incluso a través de años luz, sea lo que sea lo que "instantáneamente" signifique en estos casos. (En realidad no significa mucho cuando hay entrelazamiento de por medio, razón por la que suelo evitar esa terminología).

La línea de fondo (enredada)

Hay muchas maneras de perderse en la maleza en todo esto. Sin embargo, el entrelazamiento en términos de un "algo" que restablece instantáneamente las opciones disponibles para sucesos distantes, incluso prohibiendo la transmisión de información convencional (un punto que he omitido), es bastante real experimentalmente y bastante extraño conceptualmente. Es uno de esos pequeños misterios del universo que merece la pena contemplar de vez en cuando.

Answer 5

El "gran problema" parece ser que, debido a Teorema de Bell * y "dado" mecánica cuántica sólo podemos elegir entre no localidad ("espeluznante acción a distancia") sea cierta y/o definitividad contrafáctica (lo que posiblemente implique que no hay "libre albedrío", signifique lo que signifique), si queremos elegir . Lo primero es "poco intuitivo" y (la posible implicación de) lo segundo es, bueno, un "gran problema" para mucha gente (incluyendo al menos a algunos científicos que sostienen que implícitamente la ciencia se basa en el "libre albedrío").

*"No se puede discutir con un teorema "*.