Forskere viser, at der faktisk er en 'entropi' af kvantesammenfiltring

I en banebrydende undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature har et team af videnskabsmænd fra universitetet i Wien og det østrigske videnskabsakademi påvist eksistensen af ​​en entropi af kvantesammenfiltring. Denne opdagelse udfordrer den traditionelle forståelse af entropi som et mål for uorden og har dybtgående implikationer for grundlaget for kvantemekanik og kvanteinformationsteori.

Entropi, et grundlæggende begreb i fysik, måler mængden af ​​uorden eller tilfældighed i et system. Jo højere entropien er, jo mere uordnet er systemet. I klassisk fysik er entropi forbundet med antallet af mulige arrangementer eller mikrotilstande i et system, og det stiger med antallet af frihedsgrader. Men i kvanteriget antager entropi en mere dybtgående og uhåndgribelig karakter.

Et af nøgletræk ved kvantemekanikken er sammenfiltring, et fænomen, hvor partikler bliver tæt forbundet på en sådan måde, at deres tilstande ikke kan beskrives uafhængigt. Entanglement giver anledning til en ikke-klassisk type korrelation, der trodser den klassiske forestilling om lokalitet. Studiet af sammenfiltring er blevet centralt for kvanteinformationsteori og har implikationer for kvantecomputere, kryptografi og andre nye teknologier.

I deres undersøgelse udviklede forskerne en ramme til at kvantificere entropien af ​​kvanteforviklinger. De betragtede et system af to qubits, den grundlæggende enhed af kvanteinformation, som kan vikles ind på forskellige måder. Ved at udnytte en matematisk teknik kendt som kvantetilstandstomografi var de i stand til at rekonstruere kvantetilstanden af ​​de sammenfiltrede qubits og beregne deres sammenfiltringsentropi.

Resultaterne af eksperimentet afslørede, at sammenfiltringsentropien stiger med graden af ​​sammenfiltring mellem qubits. Det betyder, at jo mere sammenfiltrede qubits er, jo højere er systemets entropi. Denne adfærd er i modstrid med den klassiske forestilling om entropi, som typisk aftager, efterhånden som et system bliver mere ordnet.

Opdagelsen af ​​en entropi af kvantesammenfiltring udfordrer den traditionelle forståelse af entropi og åbner nye veje for forskning i kvantefundamenter og kvanteinformationsteori. Det understreger også kvantemekanikkens dybe og kontraintuitive natur, hvor begreber som entropi får nye og uventede betydninger.