Квант. Путеводитель для запутавшихся

Запутанность

Пока что в этой главе я разбирал две разные и довольно сложные идеи – суперпозицию и нелокальность. Первая утверждает, что квантовая частица может пребывать в комбинации двух и более состояний одновременно, а вторая гласит, что две квантовые частицы (или две отдельные части распространенной волновой функции одной частицы) могут каким-то образом оставаться в контакте, как бы далеко друг от друга они ни находились. Теперь я совмещу эти идеи, чтобы ввести третью квантовую концепцию.

В квантовой механике идея о том, что кости остаются в (нелокальном) контакте, как бы далеко друг от друга они ни находились, известна под названием запутанность. Хотя этот термин на заре квантовой механики использовал еще Шрёдингер, на первый план идея вышла лишь в последние годы.

Если две квантовых частицы взаимодействуют друг с другом, они могут стать взаимосвязанными – и тогда их судьбы переплетутся навсегда, как бы далеко друг от друга они ни улетели, пока одна из них не вступит во взаимодействие с измерительным прибором. Математически это проявляется следующим образом: частицы описываются единой волновой функцией, которая содержит в себе объединенную и общую информацию об их квантовых состояниях. Теперь одна из частиц может оказаться в суперпозиции, например встретив на пути экран с двумя прорезями. Если это происходит, вторая частица тоже волей-неволей оказывается в суперпозиции различных состояний, которые зависят от (а точнее, коррелируют с) каждой из двух альтернатив первой частицы. Теперь считается, что волновая функция описывает «запутанное состояние».

Самый известный пример этого был впервые описан в статье, которую Эйнштейн написал вместе с двумя коллегами, Борисом Подольским и Натаном Розеном. Само собой, в то время Эйнштейна гораздо больше волновала идея неопределенности, в соответствии с которой квантовая механика настаивает, что мы не можем одновременно знать все о квантовой частице. Однако мы увидим, что на самом деле внимание стоило обратить на нелокальный характер запутанности.