Quantum entanglement is the physical phenomenon that occurs when a group of particles are generated, interact, or share spatial proximity in a way such that the quantum state of each particle of the group cannot be described independently of the state of the others, including when the particles are separated by a large distance. The topic of quantum entanglement is at the heart of the disparity between classical and quantum physics: entanglement is a primary feature of quantum mechanics lacking in classical mechanics.
Measurements of physical properties such as position, momentum, spin, and polarization performed on entangled particles can, in some cases, be found to be perfectly correlated. For example, if a pair of entangled particles is generated such that their total spin is known to be zero, and one particle is found to have clockwise spin on a first axis, then the spin of the other particle, measured on the same axis, is found to be anticlockwise. However, this behavior gives rise to seemingly paradoxical effects: any measurement of a particle’s properties results in an irreversible wave function collapse of that particle and changes the original quantum state. With entangled particles, such measurements affect the entangled system as a whole.
Such phenomena were the subject of a 1935 paper by Albert Einstein, Boris Podolsky, and Nathan Rosen, and several papers by Erwin Schrödinger shortly thereafter, describing what came to be known as the EPR paradox. Einstein and others considered such behavior impossible, as it violated the local realism view of causality (Einstein referring to it as “spooky action at a distance”) and argued that the accepted formulation of quantum mechanics must therefore be incomplete.
Later, however, the counterintuitive predictions of quantum mechanics were verified in tests where polarization or spin of entangled particles was measured at separate locations, statistically violating Bell’s inequality. In earlier tests, it couldn’t be ruled out that the result at one point could have been subtly transmitted to the remote point, affecting the outcome at the second location.However, so-called “loophole-free” Bell tests have been performed where the locations were sufficiently separated that communications at the speed of light would have taken longer—in one case, 10,000 times longer—than the interval between the measurements.
According to some interpretations of quantum mechanics, the effect of one measurement occurs instantly. Other interpretations which don’t recognize wavefunction collapse dispute that there is any “effect” at all. However, all interpretations agree that entanglement produces correlation between the measurements and that the mutual information between the entangled particles can be exploited, but that any transmission of information at faster-than-light speeds is impossible. Quantum entanglement has been demonstrated experimentally with photons, neutrinos, electrons, molecules as large as buckyballs, and even small diamonds. The utilization of entanglement in communication, computation and quantum radar is a very active area of research and development.
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O entrelaçamento quântico (ou emaranhamento quântico, como é mais conhecido na comunidade científica) é um fenômeno da mecânica quântica que permite que dois ou mais objetos estejam de alguma forma tão ligados que um objeto não possa ser corretamente descrito sem que a sua contra-parte seja mencionada – mesmo que os objetos possam estar espacialmente separados por milhões de anos-luz. Isso leva a correlações muito fortes entre as propriedades físicas observáveis das diversas partículas subatômicas. O entrelaçamento quântico foi chamado de “ação fantasmagórica à distância” por Albert Einstein, que acreditava ser um evento impossível, sob as leis da mecânica quântica ortodoxa.
Essas fortes correlações fazem com que as medidas realizadas numa delas pareçam estar a influenciar instantaneamente à outra com a qual ficou entrelaçada, e sugerem que alguma influência estaria a propagar-se instantaneamente, apesar da separação entre elas. Mas o entrelaçamento quântico não permite a transmissão a uma velocidade superior à da velocidade da luz, porque nenhuma informação útil pode ser transmitida desse modo. Só é possível a transmissão de informação usando um conjunto de estados entrelaçados em conjugação com um canal de informação clássico – aquilo a que se chama o teletransporte quântico. Isto dá a entender que tudo está conectado por “forças” que não vemos e que permanecem no tempo, ou estão fora do sistema que denominamos, entendemos ou concebemos como sistema temporal. O entrelaçamento quântico é a base para tecnologias emergentes, tais como computação quântica, criptografia quântica e tem sido usado para experiências como o teletransporte quântico. Ao mesmo tempo, isto produz alguns dos aspectos teóricos e filosóficos mais perturbadores da teoria, já que as correlações previstas pela mecânica quântica são inconsistentes com o princípio intuitivo do realismo local, que diz que cada partícula deve ter um estado bem definido, sem que seja necessário fazer referência a outros sistemas distantes. Os diferentes enfoques sobre o que está a acontecer no processo do entrelaçamento quântico dão origem a diferentes interpretações da mecânica quântica.
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