Ist alles quantenverwickelt?

Also lerne ich in meinem Quantenkurs etwas über Quantenverschränkung und hatte einen Gedanken. Wenn der Urknall die Schöpfung von allem ist - Zeit eingeschlossen, und dies kam aus einer einzigen "Quelle". Würde es nicht folgen, dass alle Teilchen im Universum miteinander verwickelt sind? Und vielleicht können wir diese Verstrickung nicht beobachten, weil wir sozusagen "innerhalb des Systems" sind. Sind wir nicht alle miteinander verbunden?

Ich weiß, dass der letzte Teil kitschig ist, aber der Punkt ist ernst.

Bei weitem sind die meisten Teilchen im sichtbaren Universum nicht quantenverschränkt. Dies geht aus der Beobachtung hervor, denn wenn alle Elektronenspins z. B. verwickelt wären, würden alle Elektronen gleichzeitig ihren Spin umdrehen, und wir könnten keine unterschiedlichen Statistiken der Elektronenspins in einer Probe beobachten, was zu unterschiedlichen Magnetismusgraden führen würde, z. B. durch Anlegen allmählich wechselnder äußerer Magnetfelder.

Ein zweites Beispiel: Alle (bosonischen) Atome von Spin 0 würden ein Bose-Einstein-Kondensat bilden, nicht nur nahe dem absoluten Nullpunkt, da sie sich im gleichen Quantenzustand befinden würden, also im niedrigsten.

Die "einzelne Quelle" ist kein einzelner Quantenzustand. In der frühen Phase des Urknalls waren die Temperaturen sehr hoch, was eine große Menge möglicher Quantenzustände innerhalb eines kleinen Volumens ermöglichte. Ohne Garantie können Sie sich den Anfangszustand des Universums als eine Überlagerung aller möglichen Quantenzustände vorstellen, deren Wellenfunktionen relativ zu einem Beobachter zusammenbrechen, wobei der Beobachter als ein bestimmter Quantenzustand betrachtet wird.

Auf diese Weise gelangen wir zu den vielen Weltinterpretationen der Quantentheorie und einer universellen Wellenfunktion . Siehe auch einen vorgeschlagenen Hartle-Hawking-Zustand als eine Prä-Planck-Epoche des Universums.

Wenn Sie versuchen, einen hypothetischen Zustand aller Teilchen zu betrachten, ist dieser Zustand mit ziemlicher Sicherheit verwickelt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie zwei Partikel nicht zufällig als sehr wahrscheinlich unabhängig voneinander behandeln können - praktisch entwirrt.

Die Standarddefinition eines verschränkten Zustands ist ein Zustand, der nicht vollständig trennbar ist, dh ein Zustand, der keine Wahrscheinlichkeitsmischung von Produktzuständen ist. Dies ist nur die Quantenversion des Begriffs "unabhängige Zufallsvariablen" in der gewöhnlicheren Wahrscheinlichkeitstheorie. Somit sind für jedes zusammengesetzte System fast alle Zustände verschränkt, da die nicht verschränkten Zustände eine verschwindend kleine Teilmenge (Maß Null) aller möglichen Zustände sind.

Wenn Sie beispielsweise ein Partikel mit einem Gerät messen, zeigt das Gerät nach der Messung etwas über das gemessene System an. Somit ist der Verbindungszustand des zusammengesetzten "Apparats + Partikel" -Systems nicht trennbar, da seine Teile nicht unabhängig voneinander sind. Die Messung erzeugt einen besonderen Fall der Verschränkung zwischen der Messung und der Messung.

Während ein makroskopisches System mit seiner Umgebung interagiert, diffundieren Informationen über es in die Umgebung und erzeugen eine Verschränkung zwischen Teilen des Systems und Teilen seiner Umgebung. Insgesamt ist dieser Informationsverlust für die Quantendekohärenz und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verantwortlich. Aber seine chaotische Natur bedeutet, dass für alle praktischen Zwecke diese Informationen verloren gehen und wir uns die Entropiezunahme als "fehlende Informationen" vorstellen können.

Wenn Sie jedoch nur zufällig Partikel auswählen, ist die Wahrscheinlichkeit überwältigend, dass Sie sie als im Wesentlichen unabhängig behandeln können - nicht verwickelt. Intuitiv kann man sich Informationen darüber vorstellen, dass etwas in seiner Umgebung so durcheinander geraten ist, dass bestimmte mikroskopische Teile davon und seine Umgebung Ihnen so gut wie nichts voneinander erzählen. Mit anderen Worten, sie wären fast völlig unabhängig voneinander - entwirrt.