Jesteś tutaj:

Splątanie kwantowe rozplątane

Dodano: 2 marca 2012, 00:24:04. Aktualizacja: 14 sierpnia 2012, 19:30:12

Podczas osobistych przemyśleń na temat splątania kwantowego doszedłem do wniosku, że jest to po prostu jedna wielka mistyfikacja. Lecz jest to mistyfikacja oparta na bardzo prozaicznych podstawach. Na tyle prozaicznych, że dla wielu ludzi są one zbyt proste, by mogli je dostrzec, ponieważ spodziewają się tam oni czegoś bardziej zakręconego.

A głównym winowajcą jest (jak zwykle) sama idea kwantowego prawdopodobieństwa, które (jak już wielokrotnie wspominałem) tak naprawdę nie jest wcale żadnym prawdopodobieństwem!

Wątpliwości pana Feynmana

Już Richard Feynman, światowej sławy noblista, miał nosa co do tego, że coś jest poważnie nie tak z ideą prawdopodobieństwa kwantowego, i przedstawił swoje wątpliwości w swych "Wykładach z Fizyki". Niestety nic mi nie wiadomo o tym, by pociągnął ten tok rozumowania dalej, ku właściwemu rozwiązaniu. Wręcz przeciwnie: w innych miejscach zdawał się ponownie wpadać w błędne koło punktowych cząstek i teorii probabilistycznej :-/ Biedny pan Feynman; gdyby tylko dane mu było pożyć dłużej, na pewno w końcu odkryłby, co jest nie tak…

Niemniej jednak jego wątpliwości były słuszne. Tak zwane "prawdopodobieństwo kwantowe" wcale nie jest żadnym prawdopodobieństwem. Prawdziwe, matematyczne prawdopodobieństwa się dodają, bezpośrednio. Natomiast w fizyce kwantowej nie można dodawać prawdopodobieństw (wiązanych z kwadratem modułu amplitudy funkcji falowej), lecz zamiast tego dodaje się owe amplitudy funkcji falowej. A to zupełnie nie przypomina tego, jak prawdopodobieństwo działa w matematyce!

Jak więc można tu mówić o prawdopodobieństwie znalezienia cząstki w jakimś miejscu, skoro to nawet nie działa jak prawdopodobieństwo z matematycznego punktu widzenia? :-P Skoro to amplitudy się dodają, zupełnie tak, jak w klasycznej fizyce fal, to dlaczego po prostu nie uznać, że to nie jest prawdopodobieństwo, lecz klasyczne zjawisko falowe? :-P

Wiele wskazuje na to, że tak właśnie jest. Wystarczy przestać szukać w tych falach jakiejś ulotnej cząstki, której tam nie ma i nigdy nie było. Jakież to szczęście, że fizycy nie próbowali zastosować teorii prawdopodobieństwa do fal na wodzie, bo pewnie do dziś, zamiast studiować ruch fal, doszukiwalibyśmy się prawdopodobieństw padnięcia każdej z urojonych kropelek wody w jakieś miejsce, zamiast przyglądać się falowaniu całej powierzchni wody.

Wróćmy jednak do splątania kwantowego…

Wektory stanu kwantowego

Ponieważ fizycy używają teorii prawdopodobieństwa, posługują się też w modelu kwantowym tzw. wektorami stanu kwantowego. Taki wektor to po prostu strzałka, która pokazuje w jakimś kierunku w przestrzeni. Następnie z każdym z niezależnych kierunków (wymiarów) wiążą jeden ze stopni swobody układu kwantowego. Im więcej stopni swobody ma układ, tym więcej wymiarów potrzebujesz, by wyrazić jego stan za pomocą wektora stanu.

I teraz, gdy uczeni nie są pewni, w którym z tych niezależnych stanów może się znaleźć układ, ustawiają strzałkę gdzieś pomiędzy nimi, według "prawdopodobieństwa" tego, którego z tych stanów jest bliżej, i nazywają to superpozycją stanów, czyli ich nałożeniem się na siebie. Ich zdaniem oznacza to, że taki układ przebywa w obu tych stanach po trochu, jednocześnie.

Taki model sprawdza się dość dobrze i mogą oni z niego odczytywać prawdopodobienstwa różnych zdarzeń. Jednak wszystko zaczyna się sypać, gdy każdy z tych niezależnych stanów (kierunków) przypisują innej "cząstce" układu złożonego z wielu takich "cząstek". Gdy zdarzy się, że wektor stanu okaże się wskazywać gdzieś pomiędzy tymi stanami dla poszczególnych cząstek, to taką dziwaczną superpozycję stanów nazywają wtedy splątaniem kwantowym, ponieważ ich zdaniem obie te cząstki, które zazwyczaj powinny być niezależne od siebie (co jak dla mnie już jest bzdurą, bo nie istnieją układy odizolowane, i wszystko oddziałuje ze sobą nieustannie), nagle stają się "splątane" i zależne od siebie nawzajem, i wydają się "współdzielić" ten sam wektor stanu, co sprawia, że zmiany jednej z nich wydają się "natychmiastowo" wpływać na pozostałe.

Jest to poważna wyrwa w innej głównej teorii fizycznej, czyli Szczególnej Teorii Względności, która zabrania takich nielokalnych "upiornych oddziaływan na odległość" (jak Einstein zwykł je nazywać). Ale ponieważ uczeni mają eksperymenty na poparcie swoich tez, mówią: "Do diabła z Einsteinem!" :-P Nikt z nich nie widzi, że być może to nie eksperymenty przeczą Teorii Względności, lecz po prostu ich własne interpretacje tych eksperymentów są niewłaściwe. I że mogą istnieć inne interpretacje, które zgadzają się z Einsteinem.

Koci przyjaciel Schrödingera

Erwin Schrödinger zaproponował kiedyś eksperyment myślowy, który stał się sławny i jest często nadużywany w mediach, lecz nikt tak naprawdę nie rozumie go poprawnie, tak jak przedstawiał go sam Schrödinger. Był on bardzo niezadowolony z tego, co jego koledzy fizycy wyprawiają z teorią kwantów, i całej tej idei mieszania w to prawdopodobieństwa, więc wymyślil ten eksperyment w celu potrząśnięcia swoimi kolegami i uświadomienia im, że z ich poglądami jest coś nie tak.

Wiedział, że jego koledzy łatwo się gubią w mikroskopijnym kwantowym świecie pojedynczych atomów, bo nie mogą zobaczyć własnymi oczami co tam się tak naprawdę dzieje, więc mają skłonność używać tego jako wymówki (podobnie jak Neils Bohr) do wrzucania tam podejrzanych idei. Dlatego przeniósł problem do skali ludzkiej, którą dobrze znamy i rozumiemy, i w której nie tak łatwo coś pokręcić.

Zaproponował, by wsadzić żywego kota do nieprzezroczystego pudełka, wraz z butelką trucizny i mechanizmem, który otworzy butelkę i zabije kota, gdy wykryje promieniowanie z rozpadu próbki promieniotwórczego materiału zamkniętego w pudełku wraz z kotem.

Rozpad promieniotwórczy jest uważany za zdarzenie czysto losowe, bo nie potrafimy powiedzieć kiedy dokładnie jakiś atom się rozpadnie. Możemy to stwierdzić tylko z pewnym prawdopodobieństwem. Tak więc po zamknięciu pudełka nie możemy już być pewni, czy kot jest żywy, czy martwy, dopóki nie otworzymy pudełka i nie przekonamy się na własne oczy.

Proponując ten eksperyment, Schrödinger "splątał" stan kwantowy tych maleńkich atomów w radioaktywnej próbce, rządzących się czystym prawdopodobieństwem (według jego kolegów), z obiektem w skali ludzkiej, czyli naszym wąsatym przyjacielem, który już nie jest taki nieprzewidywalny (no, przynajmniej jak na kota ;-)). I w ten sposób zmusił swoich kolegów do zastosowania ich pomylonych proba(de)bilistycznych idei do niezbyt probabilistycznego kota, co miało doprowadzić ich do paradoksu i pokazać im, że się mylą.

Niestety jego koledzy nie zrozumieli także tego eksperymentu. Zamiast tego zastosowali taktykę, jakiej nauczył ich Bohr: jeśli nie możesz odbić argumentu wroga, użyj tego argumentu na swoją korzyść. I tak oto do dziś używają kota Schrödingera jako przykładu na to, że to oni mają rację :-P I to właśnie dlatego Schrödinger, widząc co zrobili z jego eksperymentem, powiedział:

Nie podoba mi się to i przykro mi, że kiedykolwiek miałem z tym coś wspólnego.

– Erwin Schrödinger o
probabilistycznej teorii kwantowej

Faktyczne znaczenie tego eksperymentu jest takie: Z naszego codziennego doświadczenia wiemy, że koty nie są nigdy żywe i martwe jednocześnie (pomijając ich 9 żyć ;-)). Albo są żywe, albo martwe. Nie mogą więc być w takim stanie zombie także w eksperymencie "kwantowym" bez względu na to, jakich pokrętnych sztuczek użyjemy. Ten eksperyment nie jest więc dowodem na rzecz teorii kwantowego prawdopodobieństwa, lecz dowodem na to, że prawdopodobieństwo zastosowane do fizyki kwantowej jest totalną pomyłką. Działa ono podobnie (i z tego powodu łatwo je pomylić), lecz nie identycznie. W dalszej części tego tekstu spróbuję Ci to wyjaśnić, używając więcej przykładów w skali ludzkiej.

Kwantowe splątanie na stole kuchennym

Rozważmy więc teraz taką sytuację, zupełnie "niekwantową" ;-J Mam sobie zwykłą (niekwantową ;-J) monetę. Powiedzmy, że zjawisko "wypadnięcie orła" opiszę sobie na osi poziomej, a zjawisko "wypadnięcie reszki" na osi pionowej. Te dwie osie są niezależne, podobnie jak to, czy jako następne wypadnie orzeł, czy reszka. Szanse na wypadnięcie orła są takie same, jak na wypadnięcie orła, czyli 50:50 (pół na pół).

Teraz podrzucam monetę, niech się trochę pokręci w powietrzu, po czym łapię ją w locie i przybijam do ręki drugą ręką. Narazie nie widzę jej, więc nie wiem, co wypadło. Jak dla mnie jej stan jest więc nieokreślony. Nadal jest rozmyty pomiędzy tymi 50:50. Jak więc odbija się to na moim opisie tego zjawiska?

Ponieważ nie wiem, co wypadło, mój wektor stanu jest w superpozycji: będzie pod kątem 45°, w połowie drogi między osią pionową i poziomą, które reprezentują "orła" i "reszkę"!

Czy to oznacza, że moneta leży jednocześnie orłem i reszką do góry na mojej dłoni? Oczywiście, że nie! Leży sobie którąś ze stron, tylko jedną, ponieważ wiemy z codziennych doświadczeń, że byłoby to fizycznie niemożliwe, by leżała obiema stronami do góry jednocześnie. To, że ja nie wiem, którą stroną leży do góry, nie powinno wpływać na monetę. Jednak kwantowy opis zjawiska tak właśnie twierdzi. Więc kto ma rację, a kto się myli? Natura, czy fizycy używający takiego opisu tego zjawiska?

A może problem nie jest z modelem zjawiska, tylko z jego interpretacją? Może to nie mówi nam, że moneta jest w obu stanach na raz, lecz że fizyka nie odpowie nam na to pytanie jednoznacznie, dopóki nie dostarczymy jej więcej danych?

Wystarczy przecież odsłonić rękę, by się dowiedzieć, że moneta leży np. orłem do góry. I leżała tak już od jakiegoś czasu! Ale dopiero teraz, gdy to wiemy, nasz model zjawiska "zapada się" do jednego ze stanów (oczywiście tego, który już wiemy, że jest prawdziwy). Wektor stanu wskaże teraz oś poziomą, oznaczając wypadnięcie orła. Co się stało ze składową pionową tego wektora? Wyzerowała się. Po fakcie prawdopodobieństwo zawsze wynosi 100% dla stanu, który się wydarzył, i 0% dla pozostałych. Ale w przypadku monety nas to nie dziwi, bo nie uważamy jej za "kwantową". (Czy Ty także zauważyłeś/zauważyłaś, że słowo "kwantowy" jest obecnie używane na równi ze słowem "magiczny"? :-P ). Tylko w "kwantowym" świecie atomów, do którego nie możemy już tak łatwo zajrzeć, spodziewamy się cudów.

Dwie strony tego samego medalu

Jeśli jednak z jakiegoś dziwnego powodu potraktujemy strony monety jako odrębne i odizolowane od siebie, to powyższe zjawisko z pewnością będzie nas dziwić! Bo oto wyrzucenie orła sprawiło, że reszka straciła całe swoje prawdopodobieństwo, bez żadnej widocznej przyczyny! :-P W rzeczywistym świecie nas to nie dziwi, ponieważ wiemy, i możemy zaobserwować na własne oczy, że orzeł i reszka są stronami tej samej monety. Jest więc dla nas oczywiste, że gdy wypadnie jedno, to nie może wypaść drugie, bo te strony monety są ze sobą silnie skorelowane. (Właściwie to z-anty-korelowane: im bardziej moneta przekręci się na stronę orła, tym mniej będzie po stronie reszki.)

Ale w przypadku "cząstek mikroświata" stajemy jak wryci, gdy widzimy, że atomy wpływają na siebie na odległość, bez żadnego widocznego kontaktu między sobą. Bo przecież staruszek Einstein powiedział ponoć, że nie mogą. Jednak to jest dokładnie ta sama sytuacja!: pewne fragmenty rzeczywistości, które uważamy za odrębne, wcale nie są odrębne. Są częścią tej samej drgającej membrany, którą nazywamy "przestrzenią" lub – bardziej nowocześnie – "próżnią kwantową" :-P (Dawniej zwali ją Eterem, ale czyż róża pachniałaby mniej słodko, gdyby zwała się inaczej? ;-J ).

Cały paradoks bierze się z tego, że na siłę doszukujemy się tam jakichś punktowych cząstek, odrębnych od siebie, zamiast dostrzec ciągłą wibrującą przestrzeń, z której wszystko jest uformowane. Ale to tak samo, jak obserwować wybrzuszenia na bulgoczącej zupie i uznawać je za odrębne od całej reszty zupy.

Wybierz dowolną kartę…

Jeśli przykład z monetą jeszcze Cię nie przekonał, możemy jeszcze spróbować innego doświadczenia. Mamy dwie karty: czerwoną i niebieską. Polecamy znajomemu, by wsadził każdą z nich do koperty i zapieczętował tak, żebyśmy nie widzieli co jest w środku; którą z kart włożył do której koperty. Teraz wręczamy jedną kopertę znajomemu astronaucie, z poleceniem, by otworzył ją dokładnie po upływie 10 minut i zanotował jej kolor, po czym wsadził z powrotem do koperty i zapieczętował. Wsadzamy go z tą kopertą w rakietę i wystrzelamy jak najdalej się da. On sobie leci poprzez przestrzeń kosmiczną, i po upływie 10 minut otwiera kopertę i widzi np. kartę czerwoną. Zapisuje swój odczyt, chowa kartę w kopercie i zawraca rakietę w stronę Ziemi.

W tym samym czasie na Ziemi robimy dokładnie to samo: po upływie 10 minut od wystrzelenia rakiety otwieramy naszą kopertę, zapisujemy kolor znajdującej się w niej karty, chowamy kartę z powrotem i czekamy na powrót astronauty.

Po powrocie astronauty niezależny arbiter ma porównać nasze odczyty. I okazuje się wtedy (suprajs suprajs ;-J), że kolory naszych kart były dokładnie przeciwne: astronauta wyjął kartę czerwoną, a my na Ziemi odkryliśmy w kopercie kartę niebieską. I stało się to dokładnie w tym samym momencie!

Ale to nie koniec: Okazuje się bowiem, że astronauta po otwarciu swojej koperty i znalezienu w niej karty czerwonej natychmiast wiedział, że w kopercie na Ziemi znaleziona została karta niebieska! :-o Natychmiastowa komunikacja nadświetlna? Splątanie kwantowe? Upiorne działanie na odległość? Nie, to tylko zwykła karciana sztuczka :-P

Rozplątując splątanie kwantowe

Myślę, że chyba każdy się teraz ze mną zgodzi, że to nie żadna cudowna komunikacja nadświetlna miała miejsce w tym eksperymencie, bo przecież żadna komunikacja w nim nie zaszła! Karty zostały "splątane" (skorelowane, w tym przypadku przeciwnie) już na Ziemi, i to właśnie tam informacja została jednoznacznie i po wsze czasy zakodowana w systemie. Pomimo, że karty jako takie są odrębnymi obiektami, od tego momentu ich stany (kolory) nie są już niezależne (podobnie jak wszelkie późniejsze zdarzenia ich odczytu), ponieważ ich prawdopodobieństwa są teraz warunkowe: nie mogą być obie jednocześnie czerwone, albo obie niebieskie, ani nawet nic pośrodku. Mogą jedynie być przeciwnie skorelowane: gdy jedna jest czerwona, druga jest niebieska, i odwrotnie.

I wcale nie jest do tego potrzebna komunikacja nadświetlna czy natychmiastowa, bo informacja o kolorze karty jest zakodowana w niej samej i podróżuje przez przestrzeń wraz z tą kartą, z szybkością mniejszą od szybkości światła.

Zauważ jednak (i to jest najważniejsza rzecz w tym artykule!), że wraz z tą kartą podróżuje także informacja o kolorze drugiej z kart! Tak więc gdziekolwiek zmierza jedna z tych kart, tam idzie też informacja o kolorze obu kart!

Czy teraz już to widzisz? :->

Kwantowy model niekwantowego układu

Gdybyśmy mieli opisać to zjawisko modelem kwantowym (czyli za pomocą wektora stanu), to mamy dwie możliwości: albo opisujemy każdą z kart oddzielnie, albo obie razem za pomocą tego samego wektora stanu.

Jeśli opiszemy każdą oddzielnie, to mamy dwa osobne wektory stanów. Każdy z nich może się skierować albo poziomo (co oznacza np. "Ta karta jest czerwona"), albo pionowo (co oznacza "Ta karta jest niebieska"). Ten model będzie właściwy, gdy mamy dwie oddzielne karty, a ich kolory są niezależne od siebie. Czyli wtedy, gdy każda z kart jest losowana oddzielnie, z większej puli, więc może się zdarzyć, że obie wylosują się czerwone, albo obie niebieskie. Albo jedna czerwona, a druga niebieska. Albo odwrotnie. Cztery możliwe kombinacje do wyboru.

Ale gdy postawimy warunek, że karty muszą się różnić kolorem, wtedy mamy tylko dwie możliwości: Jedna karta niebieska, druga czerwona, albo na odwrót. Tak więc ich prawdopodobieństwa nie są już wtedy niezależne. Karty nie są wybierane całkowicie losowo, bo kolor jednej z nich zależy od koloru drugiej, więc prawdopodobieństwo jest skrzywione.

W naszym eksperymencie po rozlosowaniu kart i wsadzeniu ich do zapieczętowanych kopert nie wiemy, w której z nich jest która karta, więc ich wektory stanów będą (oba) pod kątem 45°, w połowie drogi między stanem "czerwonym" i "niebieskim". Ale tylko wtedy, gdy traktujemy je jako odrębne! Tak więc ten obrazek odzwierciedla naszą wiedzę o układzie, a nie rzeczywisty układ: Prawdopodobieństwo tego, że pierwsza z kart jest czerwona, wynosi 50% – tyle samo, ile dla faktu, że druga z kart jest niebieska.

Jak to obliczyć z naszego modelu? Ano mamy sobie pod kątem 45° nasz wektor stanu, który jest wektorem jednostkowym. Tak więc jego "cienie" rzucone na każdą z osi mają długość równą odwrotności pierwiastka z dwóch, czyli około 0.707…. To jest właśnie nasza "amplituda prawdopodobieństwa" (a więc jeszcze nie samo prawdopodobieństwo!) dla każdego z kolorów. Aby poznać właściwe prawdopodobieństwo, musimy podnieść amplitudę do kwadratu, a wtedy otrzymamy jedną drugą, czyli nasze 50% prawdopodobieństwo wystąpienia każdego z kolorów :->

Widzisz? To wcale nie jest rachunek prawdopodobieństwa, tylko zwykła trygonometria! To jest świetny przykład tego, jak fizycy kwantowi potrafią zagmatwać nawet najprostsze rzeczy pod słońcem :-P Dlatego uważaj, żeby nie dać im się zwieść.

Zapadanie się funkcji falowej

W momencie gdy astronauta otworzy swoją kopertę i zobaczy, że jego karta jest np. czerwona, wektor stanu związany z tą kartą "zapadnie się" na oś poziomą ("czerwoną"), ponieważ teraz jesteśmy już w 100% pewni, że ta karta jest czerwona, a nie niebieska. Podobnie drugi z wektorów, związany z drugą z kart, powinien się "zapaść" na swoją oś pionową ("niebieską"). Fizycy nazywają to zjawisko "zapadnięciem się funkcji falowej", ponieważ myślą, że funkcja falowa, która dotąd była w superpozycji stanów, nagle "zapadła się" do tylko jednego z tych stanów. Błyskawicznie. (Znów ta sama stara śpiewka ;-P)

Jeśli będziemy rozpatrywać te zdarzenia osobno (co jest błędem, bo po splątaniu na Ziemi nie są już osobne), to rzeczywiście może się to wydawać dziwne. Ale jeśli zamiast tego zapiszemy stan ich obu (poprawnie) jednym i tym samym wektorem, to wszystko stanie się jasne. Tylko potrzebować będziemy do tego większej liczby wymiarów: czterech. Bo teraz mamy cztery stopnie swobody (po dwa na każdą kartę). (To wielowymiarowe podejście może jednak być dodatkowym czynnikiem, który zwiększa trudność dostrzeżenia prawdy.)

Będziemy mieć jeden wektor, który jest jakoś ustawiony w czterowymiarowej przestrzeni. Jednak kierunki w tej przestrzeni nie są niezależne (gdy są splątane): gdy ten wektor obróci się bardziej do stanu "Karta astronauty jest czerwona", to automatycznie oddali się od stanu "Karta na Ziemi jest czerwona" i przybliży do stanu "Karta na Ziemi jest niebieska". Dokładnie tak samo, jak w przypadku monety: gdy był bardziej po stronie orła, to mniej po stronie reszki. To jest dokładnie ta sama sytuacja! Superpozycja stanów i splątanie kwantowe są w istocie tym samym zjawiskiem!

Również zapadnięcie się funkcji "prawdopodobieństwa" nie powinno nikogo dziwić, bo przecież tak samo dzieje się już w klasycznym rachunku prawdopodobieństwa: Np. szanse trafienia szóstki w totka są około 1 na 13 983 816 (gdy mamy wybrać 6 różnych liczb z 49). Ale tak jest tylko przed losowaniem! Bo gdy w momencie losowania padły właśnie Twoje liczby, to prawdopodobieństwo tego zdarzenia "zapada się" do 1 (100%): przecież to się już zdarzyło i jest pewne :-)

Więc dlaczego w przypadku monet, kart, czy innych obiektów w skali ludzkiej nikogo to nie dziwi, a w przypadku atomów czy polaryzacji światła już tak? Czy to dlatego, iż lubimy się karmić takimi robiącymi wrażenie historyjkami pełnych kwantowych cudów na kiju? :-P

Teoria informacji

Istnieje jeszcze jedno wyjaśnienie tego (już nie tak tajemniczego) splątania kwantowego, które wiąże się też z klasyczną teorią informacji.

Gdy ktoś wysyła nam np. 40 bitów (sygnałów, które mogą być albo "włączone", albo "wyłączone"; "0" lub "1"; "prawda" lub "fałsz" itp.), to ile bitów informacji właśnie otrzymaliśmy? 40? Mniej? Więcej? A może zero? :-) No więc… to zależy :-P Bo w teorii informacji informacją jest tylko to, czego jeszcze nie wiesz. Jeśli np. wszystkie te bity kodują wiadomość "2+2=4", to żaden z tych bitów nie niesie dla nas informacji! :-P Ale jeśli na tych bitach zapisana jest wiadomość "x=137", i nie znaliśmy dotąd wartości iksa, to wszystkie te bity niosą informację.

No, chyba że wiemy już, że każda wiadomość zawiera coś w stylu "x=...", gdzie zmieniają się tylko cyferki po `=`. Wtedy 16 pierwszych bitów kodujących fragment "x=" nie niesie już dla nas żadnej informacji. Jedynie reszta, która koduje np. "459". Mogliby nam wysłać o te pierwszych 16 bitów mniej i wiedzielibyśmy dokładnie tyle samo.

Ilość bitów potrzebnych do zapisania jakiejś informacji nazywana jest entropią. Im więcej bitów jest potrzebne (bardziej złożona informacja), tym większa jej entropia.

Nielokalna informacja

No to zastanówmy się teraz: ile bitów będzie potrzebne, by zapisać informację o tych naszych kartach?

Jeśli chodzi o pojedynczą kartę, która może być tylko czerwona lub niebieska, to potrzebny jest 1 bit: jego wartość "0" może oznaczać np. "Ta karta jest czerwona", a wartość "1" to "Ta karta jest niebieska".

Możemy myśleć, że do opisania dwóch takich kart potrzebujemy już dwóch bitów: po jednym na każdą kartę. I z reguły tak właśnie będzie. Ale nie wtedy, gdy karty są "splątane" ;-) Bo jeśli karty są zawsze przeciwnie skorelowane (np. gdy jedna jest niebieska, to druga jest czerwona, i vice versa), to tym razem wystarczy nam już tylko jeden bit! :-) Bo możemy użyć jego wartości "0" do zakodowania np. "Karta na Ziemi jest czerwona, a w kosmosie jest niebieska", a wartości "1" do zakodowania "Karta na Ziemi jest niebieska, a w kosmosie czerwona".

Korelacja powoduje, że entropia maleje, ponieważ eliminuje nam możliwości do wyboru. Czy winę za to też zwalimy na kwantowe cuda? ;-J Czy może raczej uświadomimy sobie, że nie wszystko, co dostajemy, jest pełne informacji? ;-J (Chciałbym, abyś o tym pamiętał/pamiętała, gdy następnym razem będziesz oglądać wiadomości w telewizji ;-))

Nie każda informacja musi być komunikowana na odległość. Gdy losujesz karty na Ziemi, zakodowujesz informację w nich obu. Każda z kart zachowuje informację o swoim własnym kolorze, lecz także o kolorze drugiej z kart. Więc gdziekolwiek uda się jedna karta, tam podąży wraz z nią informacja o drugiej z kart. Rozdzielając je na większą odległość nie zmieniasz informacji zapisanej w tym układzie – obie karty nadal można zakodować tym samym pojedynczym bitem. Jedynie rozciągasz ten bit jak gumową płachtę. Możesz sobie mieć dwie osobne karty, ale informacja w nich zapisana jest nadal tylko jedna. Dlatego nie musi ona być komunikowana na odległość z prędkością nadświetlną, bo już tam jest, gotowa do odczytania.

Wsnioski

Mam nadzieję, że teraz już widzisz wyraźnie, gdzie dokładnie fizycy kwantowi popełniają błąd, i w jaki sposób zarażają tym błędem innych naukowców poprzez gmatwanie tych prostych rzeczy powyżej granic pojmowania. Ale teraz, gdy już wiesz, na czym polega ta karciana sztuczka, czy nadal będzie to dla Ciebie czarną magią? Mam nadzieję, że teraz już nie będą Cię szokować rewelacje podobne do tej tutaj: "Uh oh: entangled particles break second law of thermodynamics" ;-) (dzięki dla dra Jamesa Neighborsa za podesłanie mi tego linka). I że będziesz pamietać, że informacja to rzecz względna, która nie zawsze musi być przesyłana na odległość (zwłaszcza "natychmiastowo").

Ale najważniejsze jest tutaj, by dostrzec w tym wszystkim największego złoczyńcę, czyli ideę kwantowego prawdopodobieństwa dla znalezienia punktowej cząstki w jakimś miejscu przestrzeni, ponieważ to właśnie ta idea jest źródłem wszelkiego zła w całej mechanice kwantowej, i będziemy go spotykać jeszcze wiele razy. Więc nie daj mu się przestraszyć! :-)

Możesz także zechcieć rzucić okiem na inny mój artykuł, "Radykalny wstęp do obliczeń kwantowych", by dowiedzieć się, w jaki sposób idea splątania kwantowego stosuje sie do komputerów kwantowych i jak powyższe rozważania na jej temat mogą nam pomóc lepiej zrozumieć działanie tych komputerów.