L'intrication est présentée comme un "lien actif" uniquement parce que la plupart des gens - y compris les auteurs de livres et d'articles populaires (et parfois même impopulaires, en utilisant les mots mêmes de Sidney Coleman) - ne comprennent pas la mécanique quantique. Et ils ne comprennent pas la mécanique quantique parce qu'ils ne veulent pas croire qu'elle est fondamentalement correcte: ils veulent toujours imaginer qu'il y a de la physique classique sous toutes les observations. Mais il n'y en a pas.

Vous avez absolument raison de dire qu'il n'y a rien d'actif dans la connexion entre les particules intriquées. L'intrication n'est qu'une corrélation - une corrélation qui peut potentiellement affecter toutes les combinaisons de quantités (qui sont exprimées sous forme d'opérateurs, de sorte que la marge de manœuvre pour la taille et les types de corrélations est plus grande qu'en physique classique). Dans tous les cas dans le monde réel, cependant, la corrélation entre les particules provenait de leur origine commune - une certaine proximité qui existait dans le passé.

Les gens disent souvent qu'il y a quelque chose d '«actif» parce qu'ils s'imaginent que il existe un processus réel appelé «effondrement de la fonction d'onde». La mesure d'une particule dans la paire "provoque" l'effondrement de la fonction d'onde, ce qui influence "activement" l'autre particule également. Le premier observateur qui mesure la première particule parvient également à «réduire» l'autre particule.

Cette image est, bien sûr, imparfaite. La fonction d'onde n'est pas une vague réelle. Il s'agit simplement d'un ensemble de nombres dont la seule capacité est de prédire la probabilité qu'un phénomène puisse se produire à un moment donné dans le futur. La fonction d'onde se souvient de toutes les corrélations - car pour chaque combinaison de mesures des particules intriquées, la mécanique quantique prédit une certaine probabilité. Mais toutes ces probabilités existent aussi un instant avant la mesure. Lorsque les choses sont mesurées, l'un des résultats est juste réalisé. Pour simplifier notre raisonnement, nous pouvons oublier les possibilités qui ne se produiront plus car nous savons déjà ce qui s'est passé avec la première particule. Mais cette étape, dans laquelle les probabilités globales d'origine pour la deuxième particule ont été remplacées par les probabilités conditionnelles qui prennent en compte le résultat connu impliquant la première particule, n'est qu'un changement de nos connaissances - pas une influence distante d'une particule sur l'autre . Aucune information ne peut jamais recevoir de réponse plus rapidement que la lumière en utilisant des particules intriquées. La théorie quantique des champs permet de prouver facilement que les informations ne peuvent pas se répandre sur des séparations spatiales - plus vite que la lumière. Un fait important dans ce raisonnement est que les résultats des mesures corrélées sont toujours aléatoires - nous ne pouvons pas forcer l'autre particule à être mesurée "vers le haut" ou "vers le bas" (et transmettre les informations de cette manière) car nous ne ne pas avoir ce contrôle même sur notre propre particule (pas même en principe: il n'y a pas de variables cachées, le résultat est vraiment aléatoire selon les probabilités prédites par QM).

Je recommande tard L'excellente conférence de Sidney Coleman sur la mécanique quantique dans votre visage qui a discuté de ceci et d'autres problèmes conceptuels de la mécanique quantique et de la question de savoir pourquoi les gens continuent à dire des choses stupides à ce sujet:

http: // motls .blogspot.com / 2010/11 / sidney-coleman-quantum-mechanics-in.html

Je souhaite compléter la réponse de @ Luboš Motl, à laquelle je suis d'accord. Mon point est sur pourquoi les gens continuent à faire cette erreur d'un lien actif. Cette erreur est liée à l'une des propriétés les plus intéressantes de la mécanique quantique, le théorème de Bell. On peut affirmer que toute théorie physique est une théorie de variable cachée , la variable cachée étant la description de l’état d’un objet tel qu’écrit le théoricien qui le décrit. Pour la théorie quantique, la fonction d'onde de l'objet est la variable cachée .

Le théorème de Bell affirme que la prédiction de la théorie quantique ne peut être décrite par aucune théorie des variables cachées locales . Plus précisément, pour tout état intriqué, vous pouvez trouver un ensemble de mesures avec des statistiques contredisant toute théorie des variables cachées locales. Les trois explications possibles sont:

1. La nature n'est pas locale: votre description physique est un objet physique réel, et il existe un lien actif non local entre les deux particules intriquées.
2. La nature n'est pas réaliste: votre état physique n'est qu'une approximation et n'a aucune signification réelle.
3. La nature n'est pas quantique.

(1) est beaucoup plus facile à expliquer et apparaît souvent dans la science populaire, principalement parce que (2) est beaucoup plus difficile à expliquer et à accepter. Mais je pense que la plupart des chercheurs travaillant avec l'intrication préfèrent l'explication (2). L'intuition d'Einstein était de 3 (avant le théorème de Bell), car il ne pouvait pas accepter (1) et (2).

Fait intéressant, l'article original d'Einstein 1936 sur le paradoxe EPR était sur un cas où vous pouvez facilement trouver une théorie des variables cachées locales. L'état l'a décrit ce qu'on appelle maintenant un état pressé à deux modes. Sa fonction de Wigner est positive et peut donc être interprétée comme une distribution de probabilité classique sur les mesures en quadrature (position et impulsion), la seule discutée dans l'article EPR. Une telle analyse classique de l'intrication peut être théoriquement très utile et aider l'intuition dans certains cas sans avoir besoin d'aucune action effrayante à distance . Cependant, comme l'a montré Bell, une telle théorie des variables cachées locales ne peut pas être suffisamment générique pour englober toute la mécanique quantique.

Juste un bon analogue Prof. Jürgen Audretsch m'a dit une fois:

Imaginez chez vous que vous mettez un gant dans votre manteau sans regarder (et en vous apercevant que ce n'est qu'un des deux). Après avoir quitté le train, vous remarquez qu'il fait froid et vous sortez ce seul gant. A cet instant précis, vous savez que c'est le gant gauche ou droit, et vous savez donc lequel est laissé à la maison. Cependant, aucune information n'a été transmise par votre «mesure». Bien sûr, en mécanique quantique, c'est plus compliqué à cause de la fonction d'onde pas entièrement mesurable, mais c'est l'idée de base.

En fait, votre point de vue est assez proche de celui "officiel"; l'intrication se produit simplement parce que les deux particules sont décrites avec une fonction d'onde; la magie est dans notre habitude classique de penser que des objets séparés sont décrits avec des "coordonnées" séparées.

Ce n'est pas évident pour moi, pourquoi l'intrication quantique est considérée comme un lien actif

Passons en revue une variante particulière du paradoxe EPR. Vous le savez probablement déjà, mais je ne sais pas comment expliquer le problème autrement:

Considérons une source qui produit des paires de photons intriqués polarisés dans la direction z avec un spin net 0, et deux physiciens Alice et Bob effectuant des mesures.

Alice mesure toujours la composante de spin de son photon dans la direction x, tandis que Bob peut mesurer la composante de rotation de son photon dans la direction x ou y.

Supposons que la source, Alice et Bob soient au repos par rapport au cadre du laboratoire, mais Bob est plus proche de la source et effectue sa mesure en premier. Si Bob prend une mesure dans la direction y, les mesures d'Alice ne seront pas corrélées. Si Bob prend une mesure dans la direction x (corrigée), les résultats seront corrélés: Alice mesurera toujours le spin opposé.

C'est paradoxal si vous supposez que l'effondrement de la fonction d'onde est réel et local, mais cela se produit (magie, décohérence, interactions stochastiques ou tout ce qui fait flotter votre bateau).

D'une manière ou d'une autre, le photon de Bob doit dire à son partenaire qu'il peut faire ce qu'il veut si la mesure a été prise dans la direction y, mais le forcer à faire ce qu'il faut si la mesure a été prise dans la direction x. Cette information doit se propager plus vite que la lumière afin d'être disponible avant qu'Alice ne fasse sa mesure.

Il y a plusieurs façons de sortir de cette situation, et j'en énumérerai trois:

Tout d'abord, vous pouvez postuler qu'il n'y a jamais eu d'effondrement, que nous avons juste affaire à une corrélation statistique et que le paradoxe est le résultat de l'application de l'intuition classique aux systèmes quantiques.

Deuxièmement, vous pouvez postuler que l'action effrayante à distance est symétrique dans le temps, c'est-à-dire que les mesures d'Alice et de Bob enverront des informations plus lentement que la lumière mais en arrière dans le temps jusqu'à ce qu'elles atteignent l'événement qui a créé l'intrication, qui à son tour envoie des informations dans le temps. Les photons auront toujours su avec quel spin ils auront besoin. Le pseudo-temps que j'ai utilisé dans mon explication n'est qu'un outil didactique: le processus physique est une interférence atemporelle dans l'espace-temps.

Troisièmement, vous pouvez accepter qu'il y ait effectivement des interactions plus rapides que la lumière, qui , cependant, ne peut pas être utilisé pour transmettre des informations - il s'agit d'un mécanisme de comptabilité interne qui maintient l'univers synchronisé. La même chose se produit dans la théorie quantique des champs, qui est explicite si vous utilisez l'image de particule virtuelle, mais même sans elle, il existe des corrélations entre les excitations de champ à travers une séparation de type spatial.

Je pense que la meilleure image pour comprendre cette corrélation est donnée par l'interprétation à plusieurs mondes:

Un singulet se décompose en une paire couplée de superposition de particules $ | + ⟩_A | -⟩_B + | - ⟩_A | + ⟩_B $, donc l'observateur A voit une simple superposition de $ | +⟩ + | -⟩ $ (qui est une trace partielle de la matrice de densité globale) et fait de même B.

Dans L'interprétation de plusieurs mondes, l'observateur A sera divisé en un $ + $ et un $ - $ observateur (et l'observateur B aussi). Maintenant, où se manifestera l'effet de corrélation?

L'effet de 'couplage' est apporté lorsque l'observateur A et l'observateur B se rejoignent à des vitesses subluminales pour comparer les notes de leurs mesures: (rappelez-vous que selon plusieurs mondes , nous avons deux observateurs A et deux observateurs B).

L'observateur A + n'est pas autorisé par la conservation du moment angulaire à interagir avec l'observateur B +, (sinon ils conviendront tous les deux que le moment angulaire n'a pas été conservé). De même, l'observateur A- n'est pas autorisé à interagir avec l'observateur B- pour la même raison.

Les interactions restantes entre les observateurs sont donc:

• A + interagit avec B -

• A- interagit avec B +

donc l'état final est une superposition de $ | + ⟩_A | - ⟩_B $ et $ | -⟩_A | + ⟩_B $, qui est interprété comme une «corrélation entre observations distantes».

Il n'est pas vraiment clair que les cas 1, 2 et 3 soient exhaustifs. Les discussions sur ce phénomène utilisent de nombreux termes qui ne sont pas définis avec précision, par exemple «particule» et «système». S'il y a enchevêtrement, alors il y a un système combiné, et il est trompeur d'appeler ce système combiné «deux particules».

Le commentaire sur le réalisme et l'approximation est également inexact: toutes les positions et données en physique classique sont également approximatives, cela n'a rien à voir avec la différence entre classique et quantique ou la différence entre l'utilisation d'un système hamiltonien dont les états sont des points donné par des coordonnées de moment et de position et en utilisant un système hamiltonien dont les points sont des rayons dans un espace de Hilbert.

Le commentaire sur l'intrication provenant uniquement de la contiguïté dans le passé est inexact et même s'il est vrai, ne prouve rien si le Big Bang est vrai, alors rien n'empêche que chaque partie de l'univers soit enchevêtrée, et il est probablement enchevêtré, mais d'une manière qui n'a aucune importance pratique.

Les commentaires des gens ici touchent à la question importante de savoir si la vague la fonction est objective ou subjective. L'opinion selon laquelle les probabilités représentent notre connaissance s'appelle la vision «bayésienne», c'est l'interprétation bayésienne ou subjective de la probabilité, par opposition à la «vision objective» qui pose quelques problèmes. Mais la vision bayésienne a aussi des problèmes, puisque vous finissez par relier la mécanique quantique à la conscience plutôt qu'à des appareils de mesure de matériaux tels que les compteurs Geiger et les chambres à bulles.

Une autre réponse à votre question est donc la suivante: les gens préfèrent parlent d'un lien actif parce qu'ils ne peuvent accepter l'interprétation subjective de la probabilité et de la fonction d'onde. De nombreuses recherches actuelles étudient la mesure quantique en tant que processus physique réel impliquant les limites thermodynamiques des systèmes de températures négatives instables (chambres à bulles, etc.).

Pour le dire autrement:

1. La variante 1 suppose implicitement que dans le système combiné il y a «deux particules», mais c'est probablement une erreur: la mécanique quantique ne reconnaît pas vraiment de notion précise de particule. Comme dans les limites thermodynamiques, la notion de `` particule '' est une approximation utile dans une certaine gamme de configurations, et perd de sa validité et conduit à des paradoxes si vous essayez de l'utiliser en dehors des limites de sa validité.

2. La variante 2 suppose implicitement que si quelque chose comme la fonction d'onde ne peut être mesuré qu'approximativement, c'est quelque chose de `` physique '', mais c'est trop simpliste et dérange les gens en raison de la nécessité apparente de faire glisser le point vue.

3. L'alternative 3 est au moins si ouverte que l'on ne peut pas trouver de défaut avec elle, mais il n'y a pas non plus la moindre preuve expérimentale. Les seuls problèmes avec QM sont logiques, pas expérimentaux.

Par conséquent, si l'on remet en question les hypothèses implicites faites sur l'utilisation imprudente de concepts tels que «particule», «système», et «probabilité», il y a beaucoup plus d'alternatives et la réponse finale n'est pas là.

Essayons de comprendre à travers la physique des chaussettes. Supposons que vous ayez deux chaussettes, qui obéissent aux lois de la physique classique et elles sont de couleurs différentes, maintenant vous en prenez une sans le savoir et en laissez une à la maison sans savoir laquelle vous avez prise. Ensuite, lorsque vous étiez sur une autre planète, vous décidez de regarder. Vous trouvez qu'elle est verte et pouvez en déduire que l'autre chaussette doit être bleue. Pourquoi? Parce que c'est de la physique classique. Vous savez que la physique classique qui suit les objets se comporte comme ça grâce à l'expérience de la physique classique .

Maintenant, supposons qu'il y ait deux chaussettes enchevêtrées qui obéissent aux lois de la physique quantique. Vous avez mesuré l'un et pouvez en déduire l'autre en raison de leur nature intriquée. Pourquoi ? Parce qu'ils obéissent aux lois quantiques. Les lois quantiques sont plus étranges, mais elles vous indiquent le résultat qui s'est produit. Toute la merde de transfert d'informations viendra si vous essayez de comprendre les lois quantiques à travers une image classique. Dans les lois quantiques, vous avez également le transfert d'informations. Il s'avère que vous n'en avez pas besoin ici.

Et le reste est compris par la réponse de Lubos Motl. Pourquoi la fonction d'onde n'est pas une onde réelle et peut donc voyager plus vite que la lumière dans certains cas et pas dans d'autres cas. Vos vraies particules ne peuvent pas voyager plus vite que la lumière et l'évolution de la fonction d'onde s'ajustera automatiquement en fonction des contraintes données pour cela, en QFT et non en mécanique quantique non relativiste.

il est indiqué à chaque fois que la mesure d'une particule affecte l'autre

Oui, c'est correct. Lorsqu'une des particules est mesurée, cela sécurisera l'état de cette particule et de son partenaire.

la mesure d'enchevêtrement affecte les deux particules d'une manière qui rend leurs états identiques, bien qu'inconnus

Ce n'est pas correct. Les particules sont enchevêtrées avant la mesure. La mesure permet de connaître l'état d'une particule. Après la mesure, nous constatons que non seulement l'état de la particule est défini, mais aussi ses partenaires. Il n'y a aucun moyen de mesurer l'un d'eux sans affecter l'autre. Les états après la mesure ne sont pas nécessairement identiques. La mesure des particules intriquées donne des résultats aléatoires qui ne correspondent pas aux attentes quant à leur comportement.

Modification instantanée magique d'une particule intriquée distante

La particule intriquée n'est pas modifiée instantanément. Il sera dans l'un de ses états possibles après la mesure.

L'intrication quantique est considérée comme un lien actif car l'état des deux particules devient défini lorsqu'une seule est mesurée.

Quels sont les problèmes associés à cette vue?

Il "semble" que toucher une particule touche l'autre sans la toucher!