Wednesday, April 25, 2018

Quantum ‘spookiness' explained

Un interesante vídeo que explica una de las propiedades de la física cuantica que no llegó a creer si Einstein



Quantum ‘spookiness' explained



Quantum physics has never made much sense. Einstein never liked the idea that separated particles could influence each other - ‘spooky action at a distance’ - but a new variation on a famous experiment may have proved its existence once and for all. Nature Video dives into a world where quantum entanglement and quantum superposition seem to defy all laws of common sense.

Si vamos a Wikipedia encontraremos la siguiente explicación de Quantum entanglement

Quantum entanglementis a physical phenomenon which occurs when pairs or groups of particles are generated or interact in ways such that the quantum state of each particle cannot be described independently of the state of the other(s), even when the particles are separated by a large distance—instead, a quantum state must be described for the system as a whole.

Measurements of physical properties such as position, momentum, spin, and polarization, performed on entangled particles are found to be correlated. For example, if a pair of particles are generated in such a way that their total spin is known to be zero, and one particle is found to have clockwise spin on a certain axis, the spin of the other particle, measured on the same axis, will be found to be counterclockwise, as to be expected due to their entanglement. However, this behavior gives rise to paradoxical effects: any measurement of a property of a particle can be seen as acting on that particle (e.g., by collapsing a number of superposed states) and will change the original quantum property by some unknown amount; and in the case of entangled particles, such a measurement will be on the entangled system as a whole. It thus appears that one particle of an entangled pair "knows" what measurement has been performed on the other, and with what outcome, even though there is no known means for such information to be communicated between the particles, which at the time of measurement may be separated by arbitrarily large distances.

Such phenomena were the subject of a 1935 paper by Albert Einstein, Boris Podolsky, and Nathan Rosen,[1] and several papers by Erwin Schrödinger shortly thereafter,[2][3] describing what came to be known as the EPR paradox. Einstein and others considered such behavior to be impossible, as it violated the local realist view of causality (Einstein referring to it as "spooky action at a distance")[4] and argued that the accepted formulation of quantum mechanics must therefore be incomplete. Later, however, the counterintuitive predictions of quantum mechanics were verified experimentally.[5] Experiments have been performed involving measuring the polarization or spin of entangled particles in different directions, which—by producing violations of Bell's inequality—demonstrate statistically that the local realist view cannot be correct. This has been shown to occur even when the measurements are performed more quickly than light could travel between the sites of measurement: there is no lightspeed or slower influence that can pass between the entangled particles.[6] Recent experiments have measured entangled particles within less than one hundredth of a percent of the travel time of light between them.[7] According to the formalism of quantum theory, the effect of measurement happens instantly.[8][9] It is not possible, however, to use this effect to transmit classical information at faster-than-light speeds[10] (see Faster-than-light § Quantum mechanics).

Quantum entanglement is an area of extremely active research by the physics community, and its effects have been demonstrated experimentally with photons,[11][12][13][14] neutrinos,[15] electrons,[16][17] molecules the size of buckyballs,[18][19] and even small diamonds.[20][21] Research is also focused on the utilization of entanglement effects in communication and computation.



El entrelazamiento cuántico (Quantenverschränkung, originariamente en alemán) es una propiedad predicha en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen (en lo sucesivo EPR) en su formulación de la llamada paradoja EPR.

El término fue introducido en 1935 por Erwin Schrödinger para describir un fenómeno de mecánica cuántica que se demuestra en los experimentos, pero inicialmente no se comprendió bien su relevancia para la física teórica. Un conjunto de partículas entrelazadas (en su término técnico en inglés: entangled) no pueden definirse como partículas individuales con estados definidos, sino como un sistema con una función de onda única para todo el sistema.

El entrelazamiento es un fenómeno cuántico, sin equivalente clásico, en el cual los estados cuánticos de dos o más objetos se deben describir mediante un estado único que involucra a todos los objetos del sistema, aún cuando los objetos estén separados espacialmente. Esto lleva a correlaciones entre las propiedades físicas observables. Por ejemplo, es posible preparar (enlazar) dos partículas en un solo estado cuántico de espín nulo, de forma que cuando se observe que una gira hacia arriba, la otra automáticamente recibirá una «señal» y se mostrará como girando hacia abajo, pese a la imposibilidad de predecir, según los postulados de la mecánica cuántica, qué estado cuántico se observará. Esas fuertes correlaciones hacen que las medidas realizadas sobre un sistema parezcan estar influyendo instantáneamente otros sistemas que están enlazados con él, y sugieren que alguna influencia se tendría que estar propagando instantáneamente entre los sistemas, a pesar de la separación entre ellos.

No obstante, no parece que se pueda transmitir información clásica a velocidad superior a la de la luz mediante el entrelazamiento porque no se puede transmitir ninguna información útil a más velocidad que la de la luz. Sólo es posible la transmisión de información usando un conjunto de estados entrelazados en conjugación con un canal de información clásico, también llamado teleportación cuántica. Mas, por necesitar de ese canal clásico, la información útil no podrá superar la velocidad de la luz. El entrelazamiento cuántico fue en un principio planteado por sus autores (Einstein, Podolsky y Rosen) como un argumento en contra de la mecánica cuántica, en particular con vistas a probar su incompletitud puesto que se puede demostrar que las correlaciones predichas por la mecánica cuántica son inconsistentes con el principio del realismo local, que dice que cada partícula debe tener un estado bien definido, sin que sea necesario hacer referencia a otros sistemas distantes.

Con el tiempo se ha acabado definiendo como uno de los aspectos más peculiares de esta teoría, especialmente desde que el físico norirlandés John S. Bell diera un nuevo impulso a este campo en los años 60 gracias a un refinado análisis de las sutilezas que involucra el entrelazamiento. La propiedad matemática que subyace a la propiedad física de entrelazamiento es la llamada no separabilidad. Además, los sistemas físicos que sufren entrelazamiento cuántico son típicamente sistemas microscópicos (casi todos los que se conocen de hecho lo son), pues, según se entendía, esta propiedad se perdía en el ámbito macroscópico debido al fenómeno de la Decoherencia cuántica. Sin embargo más recientemente, un experimento1​ ha logrado el citado entrelazamiento en diamantes milimétricos, llevando así este fenómeno al nivel de lo macroscópico.

El entrelazamiento es la base de tecnologías en fase de desarrollo, tales como la computación cuántican. 1​ o la criptografía cuántica, y se ha utilizado en experimentos de teleportación cuántica.

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