211service.com
Kwantumverstrengeling kan een maatstaf zijn voor vrije wil
De aard van de kwantummechanica heeft onderzoekers gedwongen hun eigen rol in het wetenschapsproces te heroverwegen. Voorbij is het Victoriaanse idee dat meten objectief en absoluut is. Tegenwoordig weten we dat het in de kwantumwereld onmogelijk is om het gemeten van de meter te scheiden. Maar welke rol meting precies speelt in het heelal, moeten we nog doorgronden.
Een intrigerend idee is dat bepaalde soorten experimenten de aard van meten uit elkaar kunnen halen. En een bijzonder belangrijke klasse van experimenten betreft kwantumverstrengeling, het enorm raadselachtige fenomeen waarin ver van elkaar verwijderde objecten hetzelfde bestaan delen (of in wetenschappelijke termen worden beschreven door dezelfde golffunctie).
Stel je twee deeltjes voor die op deze manier verstrengeld zijn. Voordat er een meting plaatsvindt, bevinden deze deeltjes zich in een superpositie van toestanden. Dan beïnvloedt een meting op de ene onmiddellijk de andere en bepaalt op de een of andere manier de uitkomst van een meting daarop.
Veel experimenten hebben aangetoond dat deze invloed zo dicht mogelijk onmiddellijk plaatsvindt als het mogelijk is om te meten en zeker niet kan worden gemedieerd door enig lichtsnelheidssignaal. Dezelfde experimenten sluiten ook elke verborgen correlatie tussen de deeltjes uit waarin de uitkomst van een meting van tevoren wordt afgesproken. Stel je bijvoorbeeld een onzichtbare hand voor die onderzoekers dwingt om onbewust metingen uit te voeren waardoor het altijd lijkt alsof deze spookachtige actie op afstand plaatsvond.
Vandaag bieden Jonathan Barrett van de Universiteit van Bristol en Nicolas Gisin van de Universiteit van Genève ons een interessante nieuwe kijk op dit probleem. Ze gaan ervan uit dat verstrengeling optreedt zoals de kwantummechanica verbiedt en vragen vervolgens hoeveel vrije wil een experimentator moet hebben om de mogelijkheid van verborgen interferentie uit te sluiten.
Het antwoord is nieuwsgierig. Barret en Gisin bewijzen dat als er informatie is die wordt gedeeld door de onderzoekers en de deeltjes die ze moeten meten, verstrengeling kan worden verklaard door een soort verborgen proces dat deterministisch is.
In de praktijk betekent dit dat er geen gedeelde informatie kan zijn tussen de random number generators die de parameters bepalen van de te maken experimenten en de te meten deeltjes.
Maar hetzelfde geldt ook voor de onderzoekers zelf. Het betekent dat er ook geen informatie kan worden gedeeld tussen hen en de te meten deeltjes. Met andere woorden, ze moeten een volledig vrije wil hebben.
Als een experimentator zelfs maar een beetje vrije wil mist, kan de kwantummechanica worden verklaard in termen van verborgen variabelen. Omgekeerd, als we de juistheid van de kwantummechanica accepteren, kunnen we een grens stellen aan de aard van de vrije wil.
Dat is een interessante manier om het probleem van verstrengeling te verwoorden en suggereert een aantal veelbelovende, verwante raadsels: hoe zit het met systemen die gedeeltelijk verstrengeld zijn en andere waarin meer dan twee deeltjes verstrikt raken.
Vrije wil zag er nog nooit zo fascinerend uit.
Referentie: arxiv.org/abs/1008.3612 : Hoeveel vrije wil is nodig om non-lokaliteit aan te tonen?