Spørg Scientariet: Noget om entanglede partikler, del I
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Scientariet: Noget om entanglede partikler, del I

Henrik Dall spørger: I kvantefysikken bruges ofte ‘entanglede’ partikler til forsøg. Hvordan ved man, at de rent faktisk besidder samme spin etc.?

Anders Søndberg Sørensen, Niels Bohr Institutet, KU, svarer:

Entanglement betyder kvantekorrelationer, dvs. at to partikler er korrelerede på kvantemekanisk niveau. Har en partikel spin op langs f.eks. z-aksen (så den drejer højre om aksen), kan det være korreleret med, at en anden har spin ned (drejer venstre om). En tilstand, hvor partiklerne er korrelerede langs en akse, kan man bare lave ved, at to personer bliver enige om, at den ene vender sin ned og den anden op eller omvendt. Der, hvor entanglement kommer ind, er, når vi kigger på korrelationer langs f.eks. x-aksen. Kvantemekanikken indeholder den begrænsning, at vi kun kan specificere spinnet for en partikel langs en akse. Man kan således umiddelbart kun lave korrelationer langs en akse. Er partiklerne derimod entanglede, hænger de sammen på en sådan måde, så de alligevel er korrelerede langs en vilkårlig akse.

Einstein mente, at entanglement kunne forstås som ganske almindelige korrelationer, mens Bohr mente, at problemet var dybere. Svaret kom først langt senere med Bells ulighed. Bell antog, at Einstein havde ret, og udledte derfra en ulighed, som skulle være opfyldt for, at Einsteins synspunkt kunne være rigtigt. Ifølge kvantemekanikken bliver uligheden brudt, og man kan derfor ikke forstå korrelationerne som almindelige korrelationer. I dag er det påvist, at Bells ulighed bliver brudt, og at Einstein tog fejl.

hvis man skal finde ud af, om partikler er entanglede, skal man altså måle korrelationer. Man tager derfor et stort antal partikelpar, som man danner på præcis samme måde, og måler deres korrelationer. Hvis den første partikel har spin op langs z-aksen, har dens makker så spin ned langs z-aksen? Og hvis jeg tager det næste partikelpar og måler langs x-aksen, får jeg så igen to modsatte måleudfald? Når man har målt på mange tusind par på den måde og har fundet ud af, at de er korrelerede, er man ret sikker på, at de partikelpar, som kommer ud, er entanglede. Man kan derfor med god ret antage, at det næste par også vil være entangled. Skal det være helt godt, tester man, om partiklernes korrelationer er gode nok til at bryde Bells ulighed, men dette kan være teknisk besværligt og kræver god entanglement (uden for meget støj).

Læs mere om entanglede partikler i næste uges Spørg Scientariet.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

I dag er det påvist, at Bells ulighed bliver brudt, og at Einstein tog fejl.

Ved et optisk Bell test eksperiment, er der følgende udfalds muligheder: (+ +, + -, - +, - -, + x, - x, x +, x -, x x), hvor +/- angiver polarisationen, og x angiver, at der ikke detekteres en foton, ved den pågældende detektor. Det er muligt at måle disse udfald, undtagen x x, hvor der ingen fotoner detekteres ved en af detektorerne. Dog kan x x vurderes, ud fra tabet i eksperimentet, men det er svært at måle præcist. Skal et Bell-eksperiment gøres korrekt, er nødvendigt at måle alle 8 tilfælde.

På wiki står nævnt en række loopholes i Bell's ulighed, blandt andet holder den kun, hvis de første 4 udfaldsmuligheder (uden x), udgør langt størstedelen af mulighederne. Dette er svært at afgøre, da de fleste eksperimenter har for stort tab, og mange fotoner ikke detekteres (x'erne).

http://en.wikipedia.org/wiki/Loopholes_in_...

I de fleste eksperimenter er store tab, og tilføjes tab til teorierne, så går alle teorier i retning af kvantemekanikkens resultat. Det gælder også teorierne, med lokale variable. De forudsiger en trekant sammenhæng for kovariansen, men kun under forudsætning af, at alle udfald er blandt de første 4 muligheder (ingen tabte fotoner), og at der ikke kan måles et tab. Er der et tab, så går resultatet i følge lokale variabel teorierne, i retning af en cosinus sammenhæng, og viser samme resultat som kvantemekanikken (ved tab på 18% og større). Derfor kræves, at tabet er under et vist niveau, for at Bell's test forsøg skal kunne bruges.

På wiki står nævnt, at kun et forsøg til dato, har bekræftet kvantemekanikken med stor sikkerhed. Det er således meget svært at afgøre, at Bell's ulighed bliver brudt, da der kræves eksperimenter, der stort set er tabsfri - hvor der ikke detekteres partikler, uden de altid detekteres parvis, og hvor der kan sikres, at alle partikler der udsendes bliver detekteret. Det betyder, at samtlige udfald, skal være indenfor de første 4 muligheder (+ +, + -, - +, - -). Og samtidigt, skal vises tydelig cosinus sammenhæng for kovariansen, for at bevise kvantemekanikken. Er tabet større, end ca. 18%, så er ikke muligt at vise noget.

Eksperimenter der måler kovariansen, og undgår at måle (angive) antallet af tilfælde, hvor der ikke detekteres parvise fotoner, kan have et stort tab uden det fremgår tydeligt.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten