Kvanteforviklinger: »Spooky langdistanseeffekt« - ganske enkelt forklart
Forviklinger er et kvantefysisk fenomen. I dette praktiske tipset forklarer vi hva kvanteforvikling er og hva som er så spesielt med det.
Kvanteforviklinger: en "nifs langdistanseeffekt"?
Kvanteforvikling er fenomenet at to romlig atskilte partikler kan utveksle informasjon om deres egenskaper øyeblikkelig (dvs. uten tidsforsinkelse). Dette er i strid med alle lover i klassisk fysikk. Selv Einstein avviste denne "hjemsøkte langdistanseeffekten" hele livet, siden den måtte være i stand til å overføre informasjon raskere enn lysets hastighet.
- For å forstå sammenfiltringen er prinsippet om superposisjon nødvendig. Da er en partikkel i alle mulige tilstander til en måling er utført. En partikkel som det ennå ikke er foretatt måling på er i superposisjon av alle mulige tilstander. For eksempel er spinnet til et elektron ikke fikset før målingen (Stern-Gerlach-eksperimentet). Først når den treffer skjermen får elektronet spinnet "opp" eller "ned" (retningsbestemt kvantisering). Målingen løser superposisjonen og partikkelen antar en av de mulige tilstandene. Superposisjonen er også lett å forstå på bakgrunn av dobbeltspalteeksperimentet. Uten å påvirke dobbeltspalten, resulterer det typiske interferensmønsteret på skjermen, selv om hver enkelt partikkel treffer et bestemt punkt på skjermen og fordelingen på skjermen følger en sannsynlighetsfunksjon. Dette sannsynlighetsmønsteret blir ødelagt ved å måle en av hullene. Partikkelen blir bare tvunget til tilstand ved målingen.
- På grunn av superposisjonsprinsippet forblir de utsendte partiklene i en uklar tilstand til de blir målt. I forsviklingseksperimenter blir to elektroner generert samtidig. Spinnet ditt måles i to forskjellige enheter. Det kan sees at elektronene hver har en motsatt spinn. Dette er forbausende, siden staten ifølge superposisjonsprinsippet ennå ikke var bestemt før målingen. Det kan ikke hevdes at elektroner med et motsatt spinn allerede var til stede da de ble dannet. Bare med målingen bestemmer en partikkel seg for en tilstand og samtidig den andre partikkelen for en annen tilstand. Til tross for den romlige avstanden til hverandre, skal de to elektronene forstås som et system som er i superposisjonstilstand før målingen. Sammenlignbare eksperimenter kan også utføres med sammenfiltrede "tvillingfotoner" og andre partikler.
- En måling på en sammenfiltret partikkel bestemmer umiddelbart tilstanden til den andre partikkelen. Informasjonsoverføring med lysets hastighet, som påkrevd av Einstein, gjelder bare individuelle, separate objekter.
- Foreløpig er forvirringsfenomener bare blitt observert på partikkelnivå. Eksisterer øyeblikkelig overføring av informasjon også i vår verden eller til og med i makrokosmos? Albert Einstein, som var ekstremt skeptisk til sammenfiltring, hadde allerede beskrevet rom-tidskurvatur i den generelle relativitetsteorien og holdt i begynnelsen ut utsiktene til ormhulls eksistens. Selv i ormehull, som som masseløse strukturer utelukkende er resultatet av geometrien i romtid, er to fjerne steder knyttet til hverandre på en slik måte at rom og tid smelter sammen til ett punkt. Materiell og informasjon som flyr gjennom dette ormhullet kommer raskt fra et sted til et annet.
- Øyeblikkelig utveksling av informasjon vil også være til en enorm praktisk fordel i vår svært tekniske hverdag. Såkalte kvantecomputere bør ta prinsippet om sammenfiltring. Hvis informasjon manipuleres på en datamaskin, vil den være umiddelbart tilgjengelig på mottakermaskinen uten forsinkelse.