EPR-kokeet ja hiukkasten lomittuminen

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Voisiko joku kertoa selkokielellä mitä noissa EPR-kokeissa oikein tehdään. Eli eikö kahdella kaukana toisistaan olevalla hiukkasella ole jotenkin samoja kvanttiominaisuuksia, kun ne mitataan? Tämäkö on se lomittuminen, eli kaksi toisistaan kaukana olevaa hiukkasta on jotenkin lomittunut? Voivatko nuo mitattavat hiukkaset olla eri hiukkasia, esimerkiksi protoni ja elektroni, vai pitääkö niiden olla samoja hiukkasia, esim. elektroni ja elektroni? Ovatko kaikki elektronit lomittuneet toistensa kanssa maailmankaikkeudessa? Ovatko kenties kaikki alkeishiukkaset lomittuneet toistensa kanssa, eli löytyykö mittauksissa kaikista alkeihiukkasista korrelaatiota?
Voisiko joku nyt rautalangasta vääntää miten ja mitä mitataan ja miten tulosten nähdään korreloivan, eli hiukkaset ovat lomittuneet?
Jos vaikka elektronilta mitataan joku ominaisuus (mitkä ominaisuudet?) niin voidaanko mitata mikä tahansa toinen elektroni ja sen ominaisuudet korreloivat tämän ensimmäisen kanssa???

Ei mielellään linkkejä EPR-sivuille vaan mieluiten teidän selityksenne asialle.

Sivut

Kommentit (16)

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005

Periaatteessa mikä tahansa kvanttisysteemi voi lomittua minkä tahansa kvanttisysteemin kanssa, joten hiukkaslajeilla ei ole väliä.

Lomittuneet hiukkaset jakavat yhtenäisen tilafunktion, eli funktion joka nimensä mukaisesti kuvaa systeemin tilaa... tällöin ne ovat kuvattavissa yhtenä ja samana kvanttisysteeminä.

Jos kaksi kvanttisysteemiä on lomittunut, niin toisen systeemin tilan mittaaminen "romahduttaa" myös toisen systeemin tiettyyn tilaan, koska niiden yhteinen tilafunktio "romahtaa".

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija
derz
Periaatteessa mikä tahansa kvanttisysteemi voi lomittua minkä tahansa kvanttisysteemin kanssa, joten hiukkaslajeilla ei ole väliä.

Lomittuneet hiukkaset jakavat yhtenäisen tilafunktion, eli funktion joka nimensä mukaisesti kuvaa systeemin tilaa... tällöin ne ovat kuvattavissa yhtenä ja samana kvanttisysteeminä.

Jos kaksi kvanttisysteemiä on lomittunut, niin toisen systeemin tilan mittaaminen "romahduttaa" myös toisen systeemin tiettyyn tilaan, koska niiden yhteinen tilafunktio "romahtaa".


Eli mistä tiedetään että nämä kaksi hiukkasta tai kvanttisysteemiä ovat lomittuneet? Miten toisen tilan mittaaminen saattaa toisen systeemin tiettyyn tilaan? Ovatko näiden kahden systeemin tilat samat, vai miten niiden tilat ovat tietyssä suhteessa toisiinsa? Tuskinpa ainakaan yhden mitatun elektronin spintila on sama kaikkien mitattujen spintilojen kanssa, koska mahdollisia spintiloja on kaksi. Eli miten tiedämme että mitatun elektronin spintila on lomittunut toisen elektronin kanssa?

Ovatko kaikki kvanttisysteemit lomittuneet toisten kvanttisysteemien kanssa koko ajan, vai tapahtuuko lomittuminen mittauksen yhteydessä?

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
Kymysys
Eli mistä tiedetään että nämä kaksi hiukkasta tai kvanttisysteemiä ovat lomittuneet? Miten toisen tilan mittaaminen saattaa toisen systeemin tiettyyn tilaan? Ovatko näiden kahden systeemin tilat samat, vai miten niiden tilat ovat tietyssä suhteessa toisiinsa? Tuskinpa ainakaan yhden mitatun elektronin spintila on sama kaikkien mitattujen spintilojen kanssa, koska mahdollisia spintiloja on kaksi. Eli miten tiedämme että mitatun elektronin spintila on lomittunut toisen elektronin kanssa?

Käsittääkseni hiukkaset lomittuvat niiden vuorovaikuttaessa keskenään.
Siitä, miten hiukkaset "tuntevat" toistensa tilat äärettömän välimatkan päästä, ei olla päästy yksimielisyyteen. Toiset vannovat todellisuuden ns. epälokaalisuuden nimiin, toiset taas tukeutuvat rinnakkaisiin maailmankaikkeuksiin.

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija

Mutta miten se lomittuminen ilmenee? Ovatko näiden lomittuneiden hiukkasten mitatut kvanttiominaisuudet samat, vai mitä? Mistä tiedetään että hiukkaset ovat lomittuneet?

Vierailija

Eli miten tiedetään elektronin lomittuneen toisen elektronin kanssa, jos vaikka sen spintila mitataan? Elektronin spintilahan voi olla joko + tai - joten mikä on toisen elektronin spintila, jos ensin mitatun on + ja elektronit ovat lomittuneet?

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
Kymysys
Mutta miten se lomittuminen ilmenee? Ovatko näiden lomittuneiden hiukkasten mitatut kvanttiominaisuudet samat, vai mitä? Mistä tiedetään että hiukkaset ovat lomittuneet?

Kahden lomittuneen hiukkasen kvanttitilat ovat yleensä vastakkaiset.
Jos ensimmäisen hiukkasen mitattu spin on +, niin toisen on -.
Jos ensimmäisen hiukkasen mitattu liikemäärä on p, niin toisen on -p.
Jne.

Tämä on kuitenkin vain pelkistetty selitys lomittumisesta; itsekään en tarkalleen tiedä, miten homma menee. Luonnon suuriin säilymislakeihin (spinin, liikemäärän, energian ym. säilymislait) se kuitenkin liittyy.

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija
derz
Kymysys
Mutta miten se lomittuminen ilmenee? Ovatko näiden lomittuneiden hiukkasten mitatut kvanttiominaisuudet samat, vai mitä? Mistä tiedetään että hiukkaset ovat lomittuneet?

Kahden lomittuneen hiukkasen kvanttitilat ovat yleensä vastakkaiset.
Jos ensimmäisen hiukkasen mitattu spin on +, niin toisen on -.
laatikossa olevan elektronin kanssa.

Eli näinkö:
Koe 1: ensimmäisen mitatun hiukkasen spin on +, mitataanpa toinen hiukkanen. Sen spin oli -. Jippii hiukkaset ovat lomittuneita:)

Koe 2: Ensimmäisen mitatun hiukkasen spin on +, mitataanpa toinen hiukkanen. Sen spin oli +. No hiukkaset eivät olleet lomittuneet:(

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
Kymysys
derz
Kymysys
Mutta miten se lomittuminen ilmenee? Ovatko näiden lomittuneiden hiukkasten mitatut kvanttiominaisuudet samat, vai mitä? Mistä tiedetään että hiukkaset ovat lomittuneet?

Kahden lomittuneen hiukkasen kvanttitilat ovat yleensä vastakkaiset.
Jos ensimmäisen hiukkasen mitattu spin on +, niin toisen on -.
Jos ensimmäisen hiukkasen mitattu liikemäärä on p, niin toisen on -p.
Jne.

Tämä on kuitenkin vain pelkistetty selitys lomittumisesta; itsekään en tarkalleen tiedä, miten homma menee. Luonnon suuriin säilymislakeihin (spinin, liikemäärän, energian ym. säilymislait) se kuitenkin liittyy.


Mutta eihän tuo millään voi pitää paikkansa. Tämähän tarkoittaisi että jos mitataan elektronin spin +, niin kaikkien muiden mitattujen elektronien spin olisi - .Kuitenkin tiedämme että suunnilleen puolilla elektroneilla spin on + ja toisella puolella -. Olisi kiva saada nyt jotain selvää tietoa miten lomittuminen todistetaan.
Jos siis minulla on laatikossa elektroni ja mittaan sen jonkun kvanttiominaisuuden, niin mistä tiedän että se on lomittunut kuussa laatikossa olevan elektronin kanssa.

Lomittuneiden hiukkasten täytyy olla ns. koherentissa kvanttitilassa ennen kummankaan tilan mittaamista, eli ne eivät saa vuorovaikuttaa minkään toisen kvanttisysteemin kanssa (muuten hiukkaset eivät ole enää lomittuneet).
Jos kaksi elektronia lomittuu ja mittaat toisen spinin olevan +, niin toisen on mittaushetkellä väistämättä - (systeemin kokonais-spin on 0).

Toisen lomittuneen elektronin vieminen Kuuhun ennen kummankaan elektronin "mittauksen" tapahtumista on lähes mahdottomuus.

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija

Ei tuo vieläkään sanonut mitään. No Wikipedia kertoo:

Tilojen lomittuminen tai kietoutuminen (engl. entanglement) tarkoittaa sitä, että on valmistettu kahden hiukkasen tila, jossa ainoastaan hiukkasten yhteisen tilan ominaisuudet tunnetaan. Tällöin yhden hiukkasen tilan mittaaminen tuottaa varman tiedon myös toisen hiukkasen tilasta. Pelkästään tämä ei tietenkään vielä olisi mitään uutta, mutta kvanttimekaniikan epätarkkuusperiaate tekee joidenkin suureiden yhtäaikaisen tarkan mittaamisen mahdottomaksi. Niinpä, jos mitataan tarkasti esimerkiksi toisen hiukkasen spinin yksi komponentti, paitsi että tiedetään automaattisesti myös toisen hiukkasen spinin vastaava komponentti, molempien hiukkasten mitatulle komponentille kohtisuorat komponentit muuttuvat epämääräisiksi, täysin riippumatta siitä, miten kaukana toinen hiukkanen on siitä hiukkasesta, jolle mittaus suoritetaan.

Miten valmistetaan kahden hiukkasen tila, jossa ainoastaan hiukkasten yhteisen tilan ominaisuudet tunnetaan? Mikä on tuo yhteinen tila?

Mikä on spinin komponentti? Montako näitä komponentteja on?

Vierailija

Lainaus: "Lomittuminen on kenties kaikkein oudoin asia. Se tarkoittaa, että yhden hiukkasen, vaikkapa valokvantin, ominaisuuksien mittaaminen voi samalla hetkellä muuttaa toisen hiukkasen ominaisuudet, olipa tämä kuinka kaukana tahansa.

Kuinka on mahdollista, että kaksi satunnaista tapahtumaa ovat aina täydellisesti korreloidut, toisiinsa kytketyt?
Viime vuosina mahdollisuudet tehdä kokeita myös yksittäisillä atomeilla ja valokvanteilla ovat kehittyneet nopeasti. Myös kvanttifysiikan outoja piirteitä on voitu testata.
Tulokset osoittavat, että kvanttifysiikka on oikeassa ja oudot piirteet ovat totta. Esimerkiksi valokvanttien eli fotonien lomittuminen on todennettu yli sadan kilometrin etäisyyksillä! Sovelluksiakin näille oudoille piirteille jo hahmotellaan: kvanttitietokoneet, viestienvaihdon salaustekniikka, teleportaatio."

Kertokaa nyt joku miten tämä lomittuminen määritellään fotoneilla. Fotoni 1 mitataan (mitä itse asiassa?) ja fotoni 2 oli se kuinka kaukana tahansa, saa korreloituvat ominaisuudet (mitkä?)

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005

Mitä noista lainaamistasi jutuista jäi epäselväksi?
Ja muuten: informaatiota ei lomittuneiden hiukkasten välillä kulje.
Eli yli valon nopeudella liikkuvasta informaatiosta ei ole kyse.

Kaksi fotonia lomittuu -> ensimmäisen fotonin spiniksi mitataan 1, liikemääräksi P ja paikkakoordinaatiksi X -> toisen fotonin spin on -1, liikemäärä -P ja paikkakoordinaatti -X ensimmäisen fotonin mittaushetkellä.

Mikä on vielä epäselvää?

∞ = ω^(1/Ω)

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005

Käytännössä lomittuminen voidaan päätellä mittaustulostilastoista. Tällöin pitää siis kyetä valmistamaan sama kaksihiukkassysteemin kvanttitila uudelleen ja uudelleen, ja tehdä toistuvia mittauksia. Esim. jos systeemi preparoidaan tilaan T ja mitataan hiukkasten A ja B spinit (tietyssä suunnassa) tässä tilassa, ja tämä toistetaan vaikkapa 5 kertaa, voidaan lomittuneessa tapauksessa saada tilasto

s(A) s(B)
#1: + -
#2: + -
#3: - +
#4: + -
#5: - +

Tällöin voidaan päätellä, että hiukkaset ovat lomittuneet: aina, kun A:n spin s(A) on +, niin B:n spin on -, ja päinvastoin. Siis tieto toisen hiukkasen spinistä kertoo myös toisen hiukkasen spinin. Viisi toistoa ei kyllä vielä anna tilastollisesti aivan luotettavaa tulosta...

Lomittumattomassa tilassa A:n ja B:n spinien välillä puolestaan ei havaittaisi mitään korrelaatiota, ts. havainnot voisivat olla vaikkapa:

s(A) s(B)
#1: + +
#2: + -
#3: + -
#4: - -
#5: - +

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005

Lisään vielä hieman tuohon edelliseen viestiini. Kvanttimekaniikassa hiukkassysteemin (puhtaita) tiloja voidaan merkitä ns. Diracin ket-vektorien avulla. Eräs normittamaton A+B -systeemin lomittunut tila, joka voisi tuottaa edellisen viestini ensimmäisen mittaustulostilaston, on (käyttäen Diracin notaatiota) :

T = |+ -) + |- +)

Tämä tila on kahden tilan, |+ -) ja |- +), superpositio. Näiden tilojen kerroin ( = 1 kummallekin) määrää todennäköisyyden, jolla mittaus "romahduttaa" superposition vastaavaan tilaan. Koska kummankin tilan kerroin on yhtäsuuri, on kumpikin yhtä todennäköinen (50%). Siis keskimäärin puolessa mittauksista havaittaisiin A+B -systeemin spineiksi + -, ja puolessa - +. (Edellisen viestini tilastossa 60% tapauksista oli + -, ja 40% - +, mutta tämä siis johtuu liian pienestä statistisesta otannasta).

Vastaava lomittumaton tila, joka voisi tuottaa edellisen viestini jälkimmäisen tilaston, olisi esimerkiksi:

T = |+ +) + |+ -) + |- +) + |- -)

Tällöin jokainen spin-kombinaatio on yhtä todennäköinen, eikä A:n spinin arvo riipu B:n spinin arvosta.

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Vierailija

Kaksi galaksia voi mennä toistensa läpi lomittain ja galakseissahan on tähtiä, joista avautuvalla valolla galaksit vuorovaikuttavat toistensa kanssa ja kauempanakin olevien galaksien kanssa.

Savor

;):)

Vierailija
Savor
Kaksi galaksia voi mennä toistensa läpi lomittain ja galakseissahan on tähtiä, joista avautuvalla valolla galaksit vuorovaikuttavat toistensa kanssa ja kauempanakin olevien galaksien kanssa.

Savor

;):)

Jos galaksit ovat astetta isomman aineen kokoluokan fotoneja, niin silloinhan galaksit ovat mukavia suurennoksia fotoneista ja galakseja katsomalla voimme ikäänkuin havannoida fotoneja.

Savor

;):)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat