すべてが量子もつれですか?


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それで、量子コースで量子もつれについて学び、考えました。ビッグバンがすべての作成である場合-時間を含み、これは単一の「ソース」からのものです。宇宙のすべての粒子が互いに絡み合っているとは言えませんか?そして、おそらく、私たちは「システムの内部」で話すために、このもつれを観察することができません。私たちはすべて接続されていませんか?

最後の部分が安っぽいのはわかっていますが、要点は深刻です。

回答:


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目に見える宇宙のほとんどの粒子は量子もつれではありません。これは観察から明らかです。たとえば、すべての電子スピンが絡み合う場合、すべての電子が同時にそれらのスピンを反転させ、サンプル内の電子スピンのさまざまな統計を観察できず、その結果、さまざまな程度の磁性が生じます。徐々に変化する外部磁場を適用します。

2番目の例:スピン0のすべての(ボソニック)原子は、絶対ゼロに近いだけではなく、ボーズアインシュタイン凝縮体を形成します。

「単一のソース」は単一の量子状態ではありません。ビッグバンの初期段階では、温度が非常に高く、小さな体積内で大量の量子状態が可能でした。保証なしでは、宇宙の初期状態をすべての可能な量子状態の重ね合わせとして考えることができます。その波動関数は、観測者を特定の量子状態と見なして、観測者に対して崩壊します。

このようにして、量子理論普遍的な波動関数の多くの世界の解釈にたどり着きます。宇宙のプランク以前の時代として提案されたハートルホーキング状態も参照してください。


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すべての粒子の架空の状態を検討しようとすると、その状態はほぼ確実に絡み合っています。ただし、これは、2つのパーティクルをランダムに、おそらく互いに独立している(事実上絡み合っていない)ものとして処理できない(たとえば)ことを意味するわけではありません。

もつれた状態の標準的な定義完全に分離できない状態、つまり、製品状態の確率混合ではない状態です。これは、より一般的な確率理論における「独立確率変数」の概念の単なる量子版です。したがって、任意の複合システムの場合、もつれのない状態はすべての可能な状態のサブセットがゼロ(メジャー0)であるため、ほとんどすべての状態がもつれます。

たとえば、装置で粒子を測定するときはいつでも、測定後、装置は測定されたシステムについて何かを示します。したがって、複合「装置+粒子」システムの結合状態は、その部分が互いに独立していないため分離できません。測定は、測定と被測定の間のもつれの特定のケースを生成します。

巨視的なシステムがその環境と相互作用すると、それに関する情報が環境に拡散し、システムの一部とその環境の一部の間に絡み合いが生じます。全体として、この情報の漏洩は、量子デコヒーレンス熱力学の第二法則の原因です。しかし、その無秩序な性質は、すべての実用的な目的でその情報が失われることを意味し、エントロピーの増加は「情報の欠落」と考えることができます。

ただし、パーティクルをランダムに選択するだけの場合、それらを本質的に独立した、絡まっていないものとして扱うことができる可能性が圧倒的です。直感的に、その環境の中で混ざり合っている何かについての情報は、その特定の微視的な部分とその環境が互いに何も隣り合わせで教えてくれるほどだと考えることができます。言い換えれば、それらは互いに完全に独立していて、もつれていないのです。

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