Splątanie kwantowe

          Splątanie kwantowe należy do najbardziej zaskakujących zjawisk przewidzianych przez mechanikę kwantową. Pojęcie splątania zostało wprowadzone przez jednego z twórców mechaniki kwantowej – Erwina  Schrödingera w 1935 roku.

          Pojawia się ono między obiektami kwantowymi - cząstkami elementarnymi, atomami, jonami, które oddziaływały ze sobą w specyficzny, opisany przez mechanikę kwantową sposób. Ma on niemożliwą w  fizyce klasycznej cechę polegającą na tym, że stan całego układu jest lepiej określony niż stan jego części.

          Splątanie ze sobą nawzajem dwóch lub więcej kwantowych obiektów fizycznych (np. fotonów czy elektronów) oznacza specjalny rodzaj korelacji występującej pomiędzy tymi obiektami. Korelacje tego typu nie są znane w świecie fizyki klasycznej - wręcz przekraczają prawa natury rządzące w tym świecie.

          Istnieje na przykład stan splątany polaryzacji dwóch fotonów, tzw. singlet, który ma tę właściwość, że jeżeli będziemy mierzyć  polaryzacje obu fotonów, używając dwóch identycznie ustawionych, ale odległych od siebie polaryzatorów, to zawsze otrzymamy dwie przeciwne polaryzacje. Natomiast zmierzone polaryzacje każdego z fotonów z osobna są zupełnie przypadkowe. Zatem para fotonów w stanie singletowym ma precyzyjnie określoną własność wspólną (polaryzacje mierzone tak samo ustawionymi polaryzatorami są zawsze przeciwne), natomiast stan podukładu, czyli pojedynczego fotonu, jest całkowicie nieokreślony — wynik pomiaru polaryzacji pojedynczego fotonu jest zupełnie przypadkowy. Splątanie nie zanika wraz z odległością. Splątanie oznacza więc sytuację, gdy w celu określenia stanu jednej cząstki kwantowej niezbędna jest wiedza o stanie jej splątanego partnera. Taki układ fizyczny zachowuje swą spójność nawet po rozdzieleniu cząstek.

          Splątanie przejawia się tym, że jeśli zmierzymy polaryzację fotonu pierwszego i okaże się, że wynosi ona 0, to z całą pewnością pomiar polaryzacji drugiego fotonu da wynik 1 – chociaż jeszcze z tym drugim fotonem nic nie zrobiliśmy i w zasadzie cały czas (do chwili pomiaru) jest on w stanie „kwantowym”! Z kolei gdyby pomiar polaryzacji fotonu pierwszego dał wynik 1, to wtedy z całą pewnością pomiaru polaryzacji fotonu drugiego da wynik 0.

W tym zadziwiającym zjawisku udział biorą co najmniej dwie cząstki, z których każda znajduje się w superpozycji, czyli przyjmuje wiele stanów jednocześnie. Żaden z nich nie jest stanem jedynym, określonym dopóty, dopóki nie dokonamy pomiaru.

           Dla układu dwóch cząstek, traktując je jako całość zasada nieoznaczoności Heisenberga  w swojej pierwotnej formie przestaje obowiązywać, w szczególności dla pary cząstek znajdujących się w stanie splątanym.

          W teorii do splątania dochodzi wtedy, gdy dwie całkowicie odrębne cząsteczki z niewyjaśnionego powodu współdzielą pewne swoje charakterystyki. W jednym z najczęściej przywoływanych przykładów spin, czyli moment pędu jednej cząstki, jest cały czas "lustrzanym odbiciem" tej samej cechy w drugiej – tak że oba spiny zawsze po zsumowaniu dają wartość 0. Jeżeli więc zmienimy moment obrotowy w jednej cząsteczce, natychmiast zmienia się on w drugiej – niezależnie od dzielącej je odległości. Mówiąc o tym zjawisku rozważa się nawet sytuacje, w której takie dwa atomy mogłyby dzielić całe galaktyki, a one wciąż zachowywały by się tak samo.

          Stany splątane mają szerokie zastosowanie w informatyce kwantowej (zwłaszcza w kryptografii i teleportacji kwantowej).

         Stan splątania kwantowego wydaje się tak nieprawdopodobny, że sam Einstein określał go mianem "upiornego działania na odległość". Polega on na tym, że stan całego układu jest lepiej opisany niż stan jego części, a w praktyce oznacza to, że na przykład mając dwa splątane fotony i zmieniając spin jednego z nich - zmieniamy spin drugiego w tej samej chwili, niezależnie od odległości.

          Używając prostego języka. W wymiarze kwantowym splątany układ cząstek zapamiętuje swój stan. Zmiana właściwości  jednego obiektu powoduje natychmiastową zmianę drugiego obiektu wg splątania. Dzieje się to natychmiast bez potrzeby czasu przesyłania informacji. 

          Twórcy mechaniki kwantowej do końca nie dawali wiary własnym tezom. Einstein do końca życia nie pogodził się z wnioskami. Podobnie Planck i schrödinger  nie wierzyli w mechanikę kwantową, którą sami współtworzyli. Dlaczego? Aby zrozumieć mechaniką kwantową, trzeba odrzucić pojęcia mechaniki klasycznej. Wymagana jest iluminacja (spojrzenie odkrywcze, całkowicie  nowe, inne) nowego poznania.

          Teoria splątania kwantowego zahacza o boską zdolność reakcji natychmiastowej. Aby coś się wydarzyło Bóg nie potrzebuje czasu. Wystarczy, że obiekty zostaną ze sobą splątane boską relacją.

          Doszukuję się w tym zjawisku sił związania (miłości). Co zostanie związane uczuciem pozostaje do końca bez ograniczeń odległościowych. Takie splątanie dostrzegam między Ojcem i Synem. Takie splatanie zaistnieje między człowiekiem, a Bogiem: "Co Bóg zwiąże, tego żadna siła nie rozwiąże" (Mt 19,6).