¿Pueden dos partículas que no estaban enredadas entre sí antes de enredarse?

NOTA: El título de la pregunta se editó después de que escribí mi respuesta. Originalmente fue redactado como en el siguiente párrafo.

Usted preguntó: “¿Pueden enredarse cuánticamente dos partículas en dos cajas diferentes?”. La respuesta trivial a eso es: , pueden, si se enredaron antes de ponerlos en las cajas .

Desafortunadamente, esa no es una respuesta muy interesante. Es como preguntar “¿Pueden dos personas en dos países diferentes ser gemelas?” . La respuesta (de nuevo, trivial) a eso es “sí, si se separaron en algún momento después del nacimiento”.

¡Entonces hagamos la pregunta más interesante! Me gustaría preguntar: “¿Pueden dos partículas no estar enredadas entre sí antes de enredarse?” .

La respuesta a eso es: tal vez , dependiendo de dos factores:

  1. ¿Se puede transmitir información entre las partículas? En otras palabras, ¿están las partículas separadas por tiempo o nulas , lo que significa que están en el cono de luz del otro y, por lo tanto, puede haber una relación causal entre ellas, o están separadas por espacio , lo que significa que no puede haber una relación causal entre ellas? ?
  2. ¿Están las dos partículas [matemáticas] A [/ matemáticas] y [matemáticas] B [/ matemáticas] cada una enredada con partículas diferentes , [matemáticas] A ‘[/ matemáticas] y [matemáticas] B’ [/ matemáticas] que son temporales o nulo separado ? (Llamaremos a esta situación “enredo de terceros” ).

Tenemos cuatro opciones aquí, revisemos todas ellas:

  1. No a la relación causal y no al enredo de terceros: si la respuesta a las dos preguntas anteriores es no, entonces la respuesta a las preguntas originales también es no . Simplemente no hay forma de enredar las dos partículas.
  2. No a la relación causal, pero sí al enredo de terceros: si la respuesta a la primera pregunta es no, pero la respuesta a la segunda pregunta es sí, entonces podemos usar el enredo entre [matemáticas] A [/ matemáticas] y [ matemática] A ‘[/ matemática] y el enredo separado entre [matemática] B [/ matemática] y [matemática] B’ [/ matemática] para hacer que [matemática] A [/ matemática] se enrede con [matemática] B [ /mates]. Para esto, [matemáticas] A ‘[/ matemáticas] y [matemáticas] B’ [/ matemáticas] (las partículas “de terceros”) deben estar en una relación causal. En ese caso, podemos usar un protocolo conocido como intercambio de enredos , que es una versión de teletransportación cuántica, descrita por ejemplo aquí y aquí. En este protocolo, midiendo [matemáticas] A ‘[/ matemáticas] y [matemáticas] B’ [/ matemáticas] de una manera especial, podemos (en teoría, al menos) hacer [matemáticas] A [/ matemáticas] y [matemáticas ] B [/ math] se enredan entre sí aunque no exista una relación causal entre ellos.
  3. Sí a la relación causal, pero no al enredo de terceros: si la respuesta a la segunda pregunta es no, pero la respuesta a la primera pregunta es sí, entonces porque la información puede transmitirse entre [matemáticas] A [/ matemáticas] y [ matemática] B [/ matemática] podemos usar un protocolo conocido como entrelazamiento remoto , descrito por ejemplo aquí, para (nuevamente, en teoría) hacer que [matemática] [/ matemática] y [matemática] B [/ matemática] se conviertan enredados entre sí, aunque inicialmente no están enredados en ninguna otra partícula.
  4. Sí a la relación causal y sí al enredo de terceros: si la respuesta a las dos preguntas anteriores es sí, entonces (teóricamente) podemos usar el intercambio de enredos o el enredo remoto para enredar [matemáticas] A [/ matemáticas] y [matemáticas ] B [/ matemáticas].

En conclusión, si hay una relación causal y / o un enredo de terceros , entonces , las dos partículas desenredadas pueden enredarse. De lo contrario, la respuesta es no .

Editar : La pregunta original era: ¿pueden enredarse cuánticamente dos partículas en dos cajas diferentes?


Sí, dos partículas confinadas en diferentes cajas pueden enredarse entre sí.

El enredo implica que las funciones de onda de las dos partículas no se pueden separar, independientemente de la elección de la base. Aquí hay un ejemplo simple para el vector de onda combinado, [math] | \ psi_E \ rangle_ {1,2} [/ math], del sistema de dos partículas enredado:
[matemáticas] | \ psi_E \ rangle_ {1,2} = N_E (\ alpha | 0,0 \ rangle_ {1,2} + \ beta | 1,1 \ rangle_ {1,2}) [/ matemáticas],
donde, [math] N_E [/ math] es la constante de normalización, [math] \ alpha [/ math] y [math] \ beta [/ math] son ​​coeficientes complejos, y los kets en el RHS nos dicen que ambos las partículas se encontrarán en el estado [math] | 0 \ rangle [/ math] o en el estado [math] | 1 \ rangle [/ math]. Los resultados de medición de estas partículas están, por lo tanto, correlacionados.

En contraste, un estado separable (no enredado), [math] | \ psi_S \ rangle_ {1,2} [/ math], podría verse así
[matemáticas] | \ psi_S \ rangle_ {1,2} = N_S (\ alpha | 0,0 \ rangle_ {1,2} + \ beta | 0,1 \ rangle_ {1,2}) [/ matemáticas],
y ser reescrito como
[matemáticas] | \ psi_S \ rangle_ {1,2} = N_S [| 0 \ rangle_1 (\ alpha | 0 \ rangle_2 + \ beta | 1 \ rangle_2)] [/ matemáticas].
Entonces, siempre encontraría la primera partícula en el estado [math] | 0 \ rangle [/ math], y la medición de una partícula no afectaría el estado de la otra.

Tenga en cuenta que, si bien las funciones de onda de las dos partículas son inseparables, la ecuación no impone restricciones a su capacidad de separación espacial. Lo que esto significa es que las dos partículas pueden separarse y aún enredarse. Esta es la razón por la cual el enredo se considera una correlación cuántica no local.

Spoilers por delante.

Sí, es posible. Hablemos sobre el concepto Quantum Pigeonhole o la conexión de correlación cósmica.

De acuerdo con este concepto, dos partículas que no estaban enredadas antes pueden enredarse usando el concepto de preselección y postselección. Se suponía que cada partícula en la naturaleza tiene un par opuesto o, más precisamente, tiene su partícula enredada. Podemos encontrar la relación usando los conceptos de selección previa y posterior.

Supongamos que preselecciono estados de 5 partículas y todas salen a girar. Hago un experimento y nuevamente mido su giro. Esta es la post-selección de estados de 5 partículas. Lo que vemos

Hay 4 partículas girando hacia arriba y 1 partícula girando hacia abajo. El último fue derribado.

Ahora, nuevamente hacemos el experimento y hacemos una selección posterior de 5 partículas. Lo que vemos

Hay 3 partículas girando hacia arriba, la cuarta es hacia abajo y la 5ta hacia arriba.

Ahí vemos la relación. Las dos últimas partículas se enredan o, más precisamente, para decir correlación cósmica. Se asumió que al menos una partícula estará allí que estará correlacionada cósmica con otra partícula.

Este concepto es hipotético y aún no se ha hecho experimentalmente.

Barak trazó las opciones muy bien. Puede ser útil para algunos lectores replantear esto en términos simples. Específicamente, un corolario, que podría estar implícito en la mente (si no las palabras) del autor de la pregunta original es:

Si dos partículas se producen por procesos no relacionados y no se enredan con ninguna partícula adicional, no se pueden enredar.

¿Por qué? El enredo proviene de la exclusión fermiónica de Pauli. Esta exclusión puede transmitirse, al igual que una enfermedad contagiosa. Sin “paciente cero” sin enredos!

La noción de vinculación cuántica muestra que si 2 electrones están inicialmente vibrando al unísono, pueden permanecer en forma de onda como sincronización, incluso si están separados por años luz. entonces, todavía existe la onda .schrondinger que los conecta. Existen en estado oculto, si algo le sucede a uno de inmediato, la información se transmite a otro. Entonces, el medio de aislamiento no es importante. Einstein lo llamó acción espeluznante …

Sí, explicaré por qué con una analogía.

Tienes dos guantes; uno a la derecha y otro a la izquierda. Cada guante se coloca en cada caja separada, uno se coloca en la luna y el otro en la tierra. No sabes qué guante hay en cada caja porque están sellados, pero si abres la caja en la tierra y es el guante derecho, entonces sabes que el guante en la luna es zurdo.

Del mismo modo, si se colocan dos partículas diferentes en cajas separadas, podría decir dónde y qué tiene la otra caja si abre la primera.

Esto es un enredo