Kwantumverstrengeling is een van de centrale principes van kwantumfysica, hoewel het ook zeer verkeerd wordt begrepen. Kortom, kwantumverstrengeling betekent dat meerdere deeltjes op een zodanige manier met elkaar zijn verbonden dat de meting van de kwantumtoestand van een deeltje bepaalt de mogelijke kwantumtoestanden van de andere deeltjes. Deze verbinding is niet afhankelijk van de locatie van de deeltjes in de ruimte. Zelfs als je verstrengelde deeltjes met miljarden mijlen scheidt, zal het veranderen van het ene deeltje een verandering in het andere veroorzaken. Ook al lijkt quantumverstrengeling de informatie onmiddellijk over te dragen, het schendt niet echt de klassieke lichtsnelheid omdat er geen 'beweging' door de ruimte is.
Het klassieke Quantum Entanglement-voorbeeld
Het klassieke voorbeeld van kwantumverstrengeling wordt de genoemd EPR-paradox. Overweeg in een vereenvoudigde versie van dit geval een deeltje met kwantumspin 0 dat vervalt in twee nieuwe deeltjes, deeltje A en deeltje B. Deeltje A en deeltje B vertrekken in tegengestelde richting. Het oorspronkelijke deeltje had echter een kwantumspin van 0. Elk van de nieuwe deeltjes heeft een kwantumspin van 1/2, maar omdat ze tot 0 moeten optellen, is één +1/2 en is één -1/2.
Deze relatie betekent dat de twee deeltjes verstrengeld zijn. Wanneer u de spin van Particle A meet, heeft die meting een impact op de mogelijke resultaten die u zou kunnen behalen bij het meten van de spin van Particle B. En dit is niet alleen een interessante theoretische voorspelling, maar is experimenteel geverifieerd door middel van tests van Stelling van Bell.
Een belangrijk ding om te onthouden is dat in de kwantumfysica de oorspronkelijke onzekerheid over de kwantumtoestand van het deeltje niet alleen een gebrek aan kennis is. Een fundamentele eigenschap van de kwantumtheorie is dat voorafgaand aan de meting het deeltje echt is heeft niet een definitieve staat, maar bevindt zich in een superpositie van alle mogelijke staten. Dit kan het beste worden gemodelleerd door het klassieke kwantumfysica-gedachte-experiment, Schroedinger's Cat, waar een benadering van de kwantummechanica resulteert in een onopgemerkte kat die tegelijkertijd zowel levend als dood is.
De golffunctie van het heelal
Een manier om dingen te interpreteren, is door het hele universum als één enkele golffunctie te beschouwen. In deze representatie zou deze "golffunctie van het universum" een term bevatten die de kwantumtoestand van elk deeltje definieert. Het is deze benadering die de deur open laat voor beweringen dat "alles met elkaar verbonden is", dat vaak wordt gemanipuleerd (hetzij opzettelijk of door oprechte verwarring) om te eindigen met zaken als de natuurkundige fouten in Het geheim.
Hoewel deze interpretatie betekent dat de kwantumtoestand van elk deeltje in het universum de golffunctie van elk ander deeltje beïnvloedt, doet het dat op een manier die alleen wiskundig is. Er is echt geen enkel soort experiment dat ooit - zelfs in principe - het effect op de ene plaats op een andere locatie zou kunnen ontdekken.
Praktische toepassingen van kwantumverstrengeling
Hoewel kwantumverstrengeling bizarre sciencefiction lijkt, zijn er al praktische toepassingen van het concept. Het wordt gebruikt voor deep-space communicatie en cryptografie. Zo toonde NASA's Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE) hoe kwantum verstrengeling kan worden gebruikt voor het uploaden en downloaden van informatie tussen het ruimtevaartuig en een grondstation ontvanger.
Bewerkt door Anne Marie Helmenstine, Ph.D.