6.12 Квантова заплутаність

Головна ／ Розділ 6: Квантова область

I. Спостережувані факти (явища)

• Сильні кореляції, що залежать від вимірювальної бази: Пару частинок (або фотонів), породжених одним фізичним процесом, надсилають у два віддалені пункти та вимірюють незалежно на однаковому типі обертовної бази (наприклад, кут поляризації, напрям спіну чи шляхова база). У парній статистиці сила кореляції змінюється за сталою закономірністю зі зміною відносного кута між базами; це виходить за межі моделей, у яких кожна частинка нібито несе «заздалегідь задане значення».
• Діє на великих відстанях, тоді як однобічні результати лишаються випадковими: Після забезпечення просторово-часового розділення та суворих часових вікон маргінальний розподіл на кожному боці залишається рівномірним і випадковим. Кореляції проявляються лише після парування записів із двох боків.
• Відкладений вибір / квантове стирання: Спочатку можна виконати вимір, а вже потім вирішити, зберігати «інформацію про шлях» чи «інтерференційну картину». Коли наявні дані перегруповують відповідно до пізнішого рішення, відповідний рисунок з’являється або зникає; передаваного сигналу чи інверсії причинності не виявляють.
• Обмін заплутаністю: Спершу створюють дві незалежні пари; на проміжній станції проводять спільну операцію над «двома середніми» частинками; далі, використовуючи результат станції для групування історичних даних на віддалених кінцях, отримують нові некласичні кореляції між цими кінцями.

Разом узяті, ці факти свідчать, що кореляції заплутаності не є процесом «надсилання–приймання», а становлять статистичний прояв єдиного спільного набору обмежень, який одночасно діє на обидва боки.

II. Фізичний механізм

1. Утворення: Спільна подія-джерело встановлює «тензорну узгоджувальну структуру» між областями
   Пара заплутаних частинок виникає з однієї фізичної події (наприклад, нелінійне даун-конвертування, каскадна емісія чи народження пар у зіткненні). У рамці Теорії енергетичних філаментів (EFT) ця подія формує в «морі енергії» тензорну узгоджувальну структуру, що охоплює два місця:
   • Це не канал перенесення енергії чи інформації, а набір спільних обмежень і співвідношень збереження для вимірюваних ступенів вільності (зокрема, збереження повного кутового моменту, фіксовані різниці фаз/парність).
   • Структура визначає множину одночасно допустимих парних результатів (спільну множину здійсненності), не задаючи конкретного результату для окремого боку.
2. Розділення та перенесення: Структура прямує із системою, але не перетворюється на сигнал
   Коли частинки віддаляються, узгоджувальна структура й далі обмежує їхні спільні результати. Водночас маргінальний розподіл кожного боку не змінюється, тож довільне повідомлення закодувати чи передати неможливо. Ланцюга причинності «команда з одного боку → відповідь на іншому» не виникає.
3. Вимірювання: Локальне зчеплення звужує спільну множину здійсненності
   Вимірювання — це сильне локальне зчеплення: обрана база приладу стає локальною граничною умовою, що примушує локальний результат належати до власної множини цієї бази. Оскільки спільне обмеження існує заздалегідь, крок вимірювання звужує глобальну спільну множину здійсненності до гілки, узгодженої з локальним вибором; відповідно звужується й множина дозволених результатів на віддаленому боці.
   Ключові моменти:
   • Однобічний результат залишається випадковим (маргінальний розподіл незмінний), отже надсвітловий зв’язок неможливий.
   • Лише парна статистика виявляє надкласичну силу кореляцій.
4. Відкладений вибір і квантове стирання: Післяфактне групування висвітлює обрану грань
   «Зберігати шлях» і «зберігати інтерференцію» відповідають різним локальним граничним умовам. Рішення після факту про спосіб групування наявних даних рівнозначне вибору грані узгоджувальної структури, яку буде виявлено; адже маргінали не змінюються, інверсії причинності чи передаваного сигналу не виникає.
5. Обмін заплутаністю: Переконфігурація узгоджувальної структури
   Спільна операція на проміжній станції переконфігурує дві початкові локальні структури в нову структуру, що охоплює віддалені кінці. Якщо використати результат станції як ключ для групування, спільне обмеження проявляється в історичних даних кінців — при цьому жодного сигналу на відстань не передається.
6. Декогеренція: Руйнування або деградація структури
   Якщо будь-який бік до входу в детектор сильно й хаотично зчепиться з оточенням, узгоджувальна структура руйнується, і спільне обмеження перестає діяти; парна статистика відкочується до класичної узгодженості. Це пояснює крихкість заплутаності та її чутливість до шуму, відстані й середовища.
7. Межа відносно взаємодій типу поширення
   Потрібно розрізняти:
   • Поширювані збурення (пакети хвиль, що передаються точка-до-точки в середовищі), які дотримуються локального причинного ланцюга й мають скінченну межу швидкості поширення (зазвичай пов’язану зі швидкістю світла);
   • Структурну одночасну чинність (глобально дійсне спільне обмеження), де не відбувається переносу енергії чи інформації на відстань і, отже, немає обмеження поширення.
     Заплутаність належить до другого типу: це статистичний прояв спільного обмеження, а не надсвітловий сигнал.

III. Макромасштабна аналогія: Спільні обмеження → узгоджені орієнтації

На масштабах від сотень до тисяч мегапарсеків квазари в межах одного й того самого філамента космічної павутини часто демонструють групове вирівнювання кутів поляризації та осей джетів. У Теорії енергетичних філаментів такі філаменти виконують роль анізотропних тензорних коридорів із головною віссю «низького опору — легкого переносу». Активні ядра в коридорі охочіше фазово замикаються на цю вісь завдяки наядерним намагніченим потокам і розсіювальним площинам; тому віддалені джерела, що належать до одного філамента, виявляють подібні кути поляризації та напрями джетів. Жодного далекого зв’язку тут немає — існує спільне тло обмежень: одна тензорна головна вісь, що одночасно впливає на багато джерел.
Спостережні ознаки включають: сильніше кластерування кутів поляризації серед джерел у тому самому філаменті; залежність від середовища (виразніша там, де філамент потужніший); вища стабільність напряму, ніж очікується у випадковому полі; а також співорієнтацію з зсувом від слабкого гравітаційного лінзування та з текстурами поляризації пилу/синхротрону в тому самому полі спостереження.
Уточнення: Такі вирівнювання у космічному масштабі не є доказом квантової заплутаності та не ведуть до порушень типу Белла; це лише інтуїтивна макроскопічна проєкція тієї ж ідеї: «структурні обмеження можуть породжувати віддалену узгодженість».

IV. Підсумовуючи

Квантову заплутаність можна описати так: спільна подія-джерело формує в морі енергії тензорну узгоджувальну структуру між областями, що накладає спільні обмеження на результати вимірювань з обох боків. Локальний вимір звужує спільну множину здійсненності, завдяки чому надкласичні кореляції з’являються в парній статистиці, тоді як однобічний маргінальний розподіл залишається випадковим і не придатним для передавання сигналів. Відкладений вибір відповідає післяфактному виявленню різних граней тієї самої структури, а обмін заплутаністю — її переконфігурації.
Одним реченням: заплутаність = нелокальна узгодженість через спільні обмеження; вона проявляється в парній статистиці без порушення причинності та меж поширення.