Kvantna zapletenost

Kvantna zapetljanost je fizički fenomen koji se javlja kada se grupa čestica generira, komunicira ili dijeli prostornu blizinu na način da se kvantno stanje svake čestice grupe ne može opisati neovisno o stanju ostalih, uključujući i kada su čestice razdvojene velikom razdaljinom. Tema kvantne isprepletenosti je u srcu dispariteta između klasične i kvantne fizike: isprepletenost je primarna karakteristika kvantne mehanike koja nije prisutna u klasičnoj mehanici. Mjerenja fizičkih svojstava kao što su položaj, zamah, spin i polarizacija koja se vrše na zamršenim česticama mogu se, u nekim slučajevima, utvrditi kao savršeno korelirana. Na primjer, ako se par isprepletenih čestica generiše tako da je njihov ukupni spin nula, a za jednu česticu se utvrdi da se vrti u smjeru kazaljke na satu na prvoj osi, tada spin druge čestice, mjeren na istoj osi, utvrđeno je da je u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Međutim, ovo ponašanje dovodi do naizgled paradoksalnih efekata: svako mjerenje svojstava čestice dovodi do ireverzibilnog kolapsa valne funkcije te čestice i mijenja prvobitno kvantno stanje. Sa upletenim česticama, takva mjerenja utiču na upleteni sistem u cjelini. Takvi fenomeni bili su predmet rada Alberta Einsteina, Borisa Podolskog i Nathana Rosena iz 1935. i nekoliko radova Erwina Schrödingera ubrzo nakon toga, koji opisuju ono što je postalo poznato kao EPR paradoks. Ajnštajn i drugi smatrali su takvo ponašanje nemogućim, jer je kršilo gledište o kauzalnosti lokalnog realizma (Ajnštajn ga je nazvao "sablasnom akcijom na daljinu") i tvrdili da prihvaćena formulacija kvantne mehanike stoga mora biti nepotpuna. Kasnije su, međutim, kontraintuitivna predviđanja kvantne mehanike verificirana u testovima gdje je polarizacija ili spin zapletenih čestica mjeren na različitim lokacijama, statistički narušavajući Bellovu nejednakost. U ranijim testovima nije se moglo isključiti da je rezultat u jednom trenutku mogao biti suptilno prenijet na udaljenu tačku, što je uticalo na ishod na drugoj lokaciji. Međutim, izvedeni su takozvani Bell testovi "bez rupa" gdje su lokacije bile dovoljno razdvojene da bi komunikacija brzinom svjetlosti trajala duže - u jednom slučaju, 10.000 puta duže - od intervala između mjerenja. Prema nekim tumačenjima kvantne mehanike, efekat jednog merenja se javlja trenutno. Druge interpretacije koje ne prepoznaju kolaps talasne funkcije osporavaju da uopšte postoji bilo kakav "efekat". Međutim, sva tumačenja se slažu da isprepletanje proizvodi korelaciju između mjerenja i da se međusobne informacije između isprepletenih čestica mogu iskoristiti, ali da je bilo kakav prijenos informacija brzinom većom od svjetlosti nemoguć. Kvantna zapetljanost je eksperimentalno demonstrirana s fotonima, neutrinima, elektronima, molekulima velikim kao buckyballs, pa čak i malim dijamantima. Korištenje zapleta u komunikaciji, računanju i kvantnom radaru vrlo je aktivno područje istraživanja i razvoja.