Einstein's brilliant mistake: Entangled states - Chad Orzel

Блестящата грешка на Айнщайн: Вплетени състояния - Чад Орзел

Translator: Kitchka Dyankova Reviewer: Anton Hikov

Albert Einstein played a key role in launching quantum mechanics

Алберт Айнщайн е изиграл ключова роля за създаването на квантовата механика

through his theory of the photoelectric effect

с теорията си за фотоелектричния ефект,

but remained deeply bothered by its philosophical implications.

но философските изводи от нея силно са го разтревожили.

And though most of us still remember him for deriving E=MC^2,

Въпреки че повечето от нас още го свързват с извеждането на E=MC^2,

his last great contribution to physics was actually a 1935 paper,

последният му важен принос за физиката е една статия от 1935 г.

coauthored with his young colleagues Boris Podolsky and Nathan Rosen.

в съавторство с младите му колеги Борис Подолски и Нейтън Розен.

Regarded as an odd philosophical footnote well into the 1980s,

Приеман като странна философска подробност чак до 80-те години на 20 век,

this EPR paper has recently become central to a new understanding of quantum physics,

парадоксът Айнщайн-Подолски-Розен напоследък e централен за ново разбиране

with its description of a strange phenomenon

на квантовата физика с описанието на един странен феномен,

now known as entangled states.

известен като вплетени състояния.

The paper begins by considering a source that spits out pairs of particles,

Трудът започва с представянето на източник, който изхвърля двойки частици,

each with two measurable properties.

всяка от които с две измерими свойства.

Each of these measurements has two possible results

Всяко измерванe има два възможни резултата

of equal probability.

с еднаква вероятност.

Let's say zero or one for the first property,

Да кажем нула или единица за първото свойство

and A or B for the second.

и А или Б за второто.

Once a measurement is performed,

Щом веднъж се направи измерване,

subsequent measurements of the same property in the same particle

следващите измервания на същото свойство при същата частица

will yield the same result.

ще дават същия резултат.

The strange implication of this scenario

Странна последица от този сценарий

is not only that the state of a single particle

е не само това, че състоянието на единична частица

is indeterminate until it's measured,

е неопределено, докато не бъде измерено,

but that the measurement then determines the state.

но и фактът, че тогава измерването определя състоянието.

What's more, the measurements affect each other.

Нещо повече - измерванията си влияят едно на друго.

If you measure a particle as being in state 1,

Ако измерите състоянието на една частица като едно

and follow it up with the second type of measurement,

и продължите с втория тип измерване,

you'll have a 50% chance of getting either A or B,

ще има 50% вероятност да получите А или Б,

but if you then repeat the first measurement,

но ако после повторите първото измерване,

you'll have a a 50% chance of getting zero

ще има 50% вероятност да получите нула,

even though the particle had already been measured at one.

въпреки, че частицата вече е била измерена като единица.

So switching the property being measured scrambles the original result,

Т.е. превключването между свойствата за измерване обърква началния резултат,

allowing for a new, random value.

позволявайки нова случайна стойност.

Things get even stranger when you look at both particles.

Нещата стават още по-странни, когато наблюдаваме и двете частици.

Each of the particles will produce random results,

Всяка от частиците ще даде случайни резултати,

but if you compare the two,

но ако ги сравним,

you will find that they are always perfectly correlated.

ще открием, че те винаги са перфектно свързани.

For example, if both particles are measured at zero,

Например, ако и двете частици са измерени като нули,

the relationship will always hold.

тази връзка винаги ще важи.

The states of the two are entangled.

Състоянията им са вплетени.

Measuring one will tell you the other with absolute certainty.

Измерването на едната ще ви даде и другата с абсолютна сигурност.

But this entanglement seems to defy Einstein's famous theory of relativity

Но това вплитане сякаш не се подчинява на известната теория на относителността на Айнщайн,

because there is nothing to limit the distance between particles.

защото нищо не ограничава разстоянието между частиците.

If you measure one in New York at noon,

Ако измерите едната в Ню Йорк по обяд,

and the other in San Francisco a nanosecond later,

а другата в Сан Франциско наносекунда по-късно,

they still give exactly the same result.

те пак дават съвсем същия резултат.

But if the measurement does determine the value,

Но ако наистина измерването определя стойността,

then this would require one particle sending some sort of signal to the other

това би изисквало едната частица да изпрати някакъв сигнал на другата

at 13,000,000 times the speed of light,

със скорост 13,000,000 пъти по-голяма от скоростта на светлината,

which according to relativity, is impossible.

което, според относителността, е невъзможно.

For this reason, Einstein dismissed entanglement as "spuckafte ferwirklung,"

Затова Айнщайн отхвърлил вплитането като "spuckafte ferwirklung"

or spooky action at a distance.

или призрачно действие от разстояние.

He decided that quantum mechanics must be incomplete,

Той решил, че квантовата механика трябва да е непълна –

a mere approximation of a deeper reality in which both particles

просто приближение на една по-дълбока реалност, в която двете частици

have predetermined states that are hidden from us.

имат предопределени състояния, скрити от нас.

Supporters of orthodox quantum theory lead by Niels Bohr

Поддръжниците на общоприетата квантова теория начело с Нилс Бор

maintained that quantum states really are fundamentally indeterminate,

твърдяли, че квантовите състояния наистина са фундаментално неопределени

and entanglement allows the state of one particle

и вплитането позволява състоянието на една частица

to depend on that of its distant partner.

да зависи от това на далечната ѝ партньорка.

For 30 years, physics remained at an impasse,

30 години физиката останала в задънена улица,

until John Bell figured out that the key to testing the EPR argument

докато Джон Бел не проумял, че ключът към тестването на доводите на АРП

was to look at cases involving different measurements on the two particles.

е да се разгледат случаи с различни измервания за двете частици.

The local hidden variable theories favored by Einstein, Podolsky and Rosen,

Теорията за скритите локални променливи с поддръжници Айнщайн, Подолски и Розен

strictly limited how often you could get results like 1A or B0

строго ограничавала честотата на получаване на резултати като 1А или Б0,

because the outcomes would have to be defined in advanced.

защото резултатите би трябвало да се дефинират предварително.

Bell showed that the purely quantum approach,

Бел показал, че чисто квантовият подход,

where the state is truly indeterminate until measured,

при който състоянието е абсолютно неопределено, докато не се измери,

has different limits and predicts mixed measurement results

има различни ограничения и предвижда объркани резултати от измерванията,

that are impossible in the predetermined scenario.

които са невъзможни според предварителния сценарий.

Once Bell had worked out how to test the EPR argument,

Веднага щом Бел разбрал как да провери доводите на АПР,

physicists went out and did it.

физиците продължили и го направили.

Beginning with John Clauster in the 70s and Alain Aspect in the early 80s,

Започвайки с Джон Клаузър през 70-те и Ален Аспе в началото на 80-те,

dozens of experiments have tested the EPR prediction,

дузини експерименти проверили предвижданията на АПР

and all have found the same thing:

и всички установили едно и също:

quantum mechanics is correct.

квантовата механика е вярна.

The correlations between the indeterminate states of entangled particles are real

Връзките между неопределените състояния на вплетените частици са истински

and cannot be explained by any deeper variable.

и не могат да се обяснят с никаква по-тайна променлива.

The EPR paper turned out to be wrong but brilliantly so.

Статията на АПР се оказала погрешна, но по един блестящ начин.

By leading physicists to think deeply about the foundations of quantum physics,

Карайки изтъкнати физици да размишляват сериозно за основите на квантовата физика,

it led to further elaboration of the theory

тя довела до по-нататъшно разработване на теорията

and helped launch research into subjects like quantum information,

и помогнала да започнат проучвания на теми като квантовата информация –

now a thriving field with the potential to develop computers of unparalleled power.

процъфтяваща област в момента с потенциал да развие компютри с несравнима мощ.

Unfortunately, the randomness of the measured results

За съжаление, произволно измерените резултати

prevents science fiction scenarios,

не позволяват научно-фантастични сценарии,

like using entangled particles to send messages faster than light.

в които вплетени частици се използват за предаване на съобщения, по-бързи от светлината.

So relativity is safe, for now.

Засега относителността е в безопасност.

But the quantum universe is far stranger than Einstein wanted to believe.

Но квантовата вселена е далеч по-странна, отколкото Айнщайн е искал да вярва.