Welke quantum paradox is het meest spooky of interessant?

[sensor]

Een quantum paradox kan een leuke intro in de quatumwereld zijn. De meest spooky paradox krijgt de eer om er een blog of vlog over te maken. Het gaat mij niet alleen om het verhaal maar ook om de theorie en om het experiment. Het experiment ga ik op twee manieren uitvoeren nl met de quantumcomputer en een simulatie in https://lab.quantumflytrap.com/lab?mode=waves.
Het wheelers experiment komt ook in aanmerking heeft namelijk overeenkomsten met de quantum eraser.

[wnvl1]

Wheeler delayed choice met een verafgelegen quasar vind ik een mooie. Correspondeert min of meer met het topic dat ik hier recent opende.

[sensor]

Een summier overzicht van quantum paradoxen.

1. Schrödinger's Kat: Deze paradox, voorgesteld door Erwin Schrödinger, stelt een kat voor die in een gesloten doos zit met een mechanisme dat de kat kan doden gebaseerd op het verval van een radioactief atoom. Volgens de quantummechanica bevindt het atoom zich in een superpositie van verval en geen verval, wat impliceert dat de kat tegelijkertijd levend en dood is tot het moment dat de doos wordt geopend en geobserveerd.

2. EPR-paradox (Einstein-Podolsky-Rosen paradox): Deze paradox daagt het idee van lokale realiteit uit. Einstein en zijn collega's bedachten een gedachte-experiment waarin twee deeltjes op zodanige wijze met elkaar verstrengeld zijn dat het meten van de staat van het ene deeltje onmiddellijk de staat van het andere bepaalt, ongeacht de afstand tussen hen. Dit suggereert een 'spookachtige actie op afstand', wat indruist tegen Einsteins relativiteitstheorie.

3. Wigner's Vriend: Voorgesteld door Eugene Wigner, breidt deze paradox Schrödinger's kat experiment uit door een vriend van Wigner in de doos te plaatsen om de kat te observeren. Wigner buiten de doos en zijn vriend binnen de doos kunnen verschillende realiteiten ervaren: Wigner kan concluderen dat de kat in een superpositie van levend en dood is, terwijl zijn vriend een definitieve uitkomst observeert. Dit roept vragen op over de objectiviteit van de realiteit.

4. Quantum Zeno-effect Deze paradox suggereert dat een quantum systeem in dezelfde staat kan blijven als het herhaaldelijk en snel genoeg wordt geobserveerd. Het idee is dat het constant meten van een systeem de evolutie ervan kan 'bevriezen', wat tegen de intuïtie ingaat dat observaties geen invloed zouden moeten hebben op de staat van een systeem.

5. Delayed-Choice Quantum Eraser: Dit experiment, gebaseerd op het dubbele-spleet experiment, toont aan dat beslissingen die worden genomen nadat een deeltje door een dubbele spleet is gegaan, de eerdere staat van het deeltje kunnen 'wissen' of veranderen. Dit roept vragen op over de aard van tijd en causaliteit binnen de quantummechanica.

6. Hardy's Paradox: Dit gedachte-experiment stelt een situatie voor waarin twee deeltjes door een interferometer gaan op een manier die, volgens klassieke logica, onmogelijk lijkt. Het toont de niet-lokaliteit van quantummechanica en de onmogelijkheid van een klassieke verklaring voor quantumverstrengeling.

[wnvl1]

Probleem is dat er verschillende interpretaties zijn. De resultaten van de metingen zijn wat ze zijn, maar wat de interpretatie betreft zijn er verschillende mogelijkheden. Dat maakt ze veel lastiger dan de paradoxen uit de SRT.

In de ART/SRT staat op nummer 1 bij mij om ooit te begrijpen het principe van Mach. In QM gewoon de paradox van de kat of Wigners vriend, wat voor mij ongeveer hetzelfde is. Maar ik vermoed dat ik nooit echt een bevredigend antwoord zal hebben.

[flappelap]

Probleem is dat er verschillende interpretaties zijn. De resultaten van de metingen zijn wat ze zijn, maar wat de interpretatie betreft zijn er verschillende mogelijkheden. Dat maakt ze veel lastiger dan de paradoxen uit de SRT.

In de ART/SRT staat op nummer 1 bij mij om ooit te begrijpen het principe van Mach. In QM gewoon de paradox van de kat of Wigners vriend, wat voor mij ongeveer hetzelfde is. Maar ik vermoed dat ik nooit echt een bevredigend antwoord zal hebben.

Mach kun je in diverse tekstboeken vinden: het idee dat de traagheid van een voorwerp dynamisch wordt bepaald door de rest van het universum. Zie ook b.v. m'n boek Ruimte, tijd, materie (Epsilon Uitgaven).

[wnvl1]

Ik zal echt jouw boek moeten lezen.

Opvallend is dat ook bij de collega's van physicsforums de specialisten in tal van topics problemen hebben met het principe van Mach. Ik heb er best al veel forum topics en papers over gelezen, maar ik blijf er problemen met hebben. Het is ook ruimer dan dat ik heb problemen met de link te leggen tussen een wiskundig assenstelsel en de fysische werkelijkheid. Eenmaal je begint te rekenen heb ik dan weer minder problemen met ART.

Daarentegen met het meetprobleem en de kat van Schrodinger daar hebben de specialisten van physicsforums dan weer weinig problemen met. Ze zien daar amper een probleem in.

Mocht ik ooit eens op de koffie mogen komen bij de God van de fysica, Mach en assenstelstels in ART zouden als eerste op de agenda staan voor alle paradoxen uit QM hierboven.

[sensor]

Interessant dat principe van Mach. Net als de quantumparadoxen is het in eerste instantie lastig.

Voor wat betreft de quantum paradox van de kat van Schrodinger kun je denken aan superpositie toestand van een deeltje afgebeeld op de Blochsfere. Dit is te bereiken door in de 0 of 1 psoitie te beginnen en dan een Hadamard operatie uit te voeren. De toestand van het deeltje is dan tussen 0 en 1. De kans op een van beiden is even groot, bij meting is het dus simpel een 0 of 1. Oftewel de kat kan levend of dood zijn voor de meting.
Procedure voor instellen van een kat in superpositie is het aanklikken van de 0 of 1 en dan de H.

https://javafxpert.github.io/grok-bloch/

[wnvl1]

Microscopische deeltjes kunnen bestaan in superspositie met het atoom dat al dan niet vervallen is. Maar waarom de kat als microscopische object niet? Wanneer is er juist sprake van een meting die de golf functie doet ineenstorten tot een van haar eigenfuncties?

Verstrengeling speelt een belangrijke rol, maar geen enkele uitleg heeft mij tot nu helemaal kunnen behagen.

[wnvl1]

Verstrengeling speelt een belangrijke rol, maar geen enkele uitleg heeft mij tot nu helemaal kunnen behagen.

Ik bedoelde decoherentie.

[sensor]

Microscopische deeltjes kunnen bestaan in superspositie met het atoom dat al dan niet vervallen is. Maar waarom de kat als microscopische object niet? Wanneer is er juist sprake van een meting die de golf functie doet ineenstorten tot een van haar eigenfuncties?

De elektronen gaan door een stern gerlach apparaat langs een magneet en worden afgebogen. Op het moment dat de elektronen het scherm raken heb je een meting en stort de golffunctie uiteraard in. De meting heeft alleen maar de mogelijkheid van een up of down op het scherm te komen afhankelijk van de spin. Dit is vergelijkbaar met een digitale poort met 2 waarden. Deze twee waarden zijn de de eigenfuncties. Het gaat hierom de waarden Up of Down maar dat kun je ook -1 en +1 noemen of 0 en 1.

[wnvl1]

De dieperliggende vraag is voor mij waarom is er hier sprake is van een meting. Als ik het verhaal van jouw SG experiment vertaal naar de kat, dan is de vraag waarom krijgen we geen golf, abstractie makend van normalisatie, die eruitziet als
$$| \text{atoom vervallen}\rangle |\text{kat dood}\rangle + |\text{atoom niet vervallen}\rangle |\text{kat leeft}\rangle$$
?

Dat is wat je zou verwachten op basis van de evolutie van de Schrödinger vergelijking en dat is het principe achter verstrengeling op microscopische schaal. Waarom zie je dit niet op het niveau van de kat?

p.s. In sommige meer diervriendelijk versies werken ze met een slaapmiddel en is het kat slaapt vs. kat is wakker.

[sensor]

De dieperliggende vraag is voor mij waarom is er hier sprake is van een meting. Als ik het verhaal van jouw SG experiment vertaal naar de kat, dan is de vraag waarom krijgen we geen golf, abstractie makend van normalisatie, die eruitziet als
$$| \text{atoom vervallen}\rangle |\text{kat dood}\rangle + |\text{atoom niet vervallen}\rangle |\text{kat leeft}\rangle$$
?

Dat is wat je zou verwachten op basis van de evolutie van de Schrödinger vergelijking en dat is het principe achter verstrengeling op microscopische schaal. Waarom zie je dit niet op het niveau van de kat?

p.s. In sommige meer diervriendelijk versies werken ze met een slaapmiddel en is het kat slaapt vs. kat is wakker.

Gelukkig bestaat er ook een diervriendelijk alternatief.

DJ Griffiths bespreekt deze paradox in zijn boek introduction to quantum mechanics.
https://www.wikiwand.com/en/Introductio ... ics_(book)
Hij stelt (een beetje flauw) dat de meting uitgevoerd wordt door bijvoorbeeld een Geigerteller. De meting zou dan een statistische interpretatie geven. De meting gebeurt door een macroscopisch systeem in dit geval de Geiger teller en op het moment van de meting is er een interactie met het microscopisch quantum systeem bijvoorbeeld een radioactieve delay. Op het moment van meting is er sprake van een definitieve uitkomst. Het macroscopische systeem heeft te maken met de klassieke mechanica en kan daarom niet in twee toestanden verkeren van dood of levend.

In de huidige quantum mechanica wordt dan wel weer wel gebruik gemaakt van de zogenaamde cat states en daarbij wordt dan juist gebruik gemaakt van deze paradox
https://spectrum.ieee.org/schrodingers-cat-qubit