ارتباط سریع تر از نور و در هم تنیدگی کوانتومی

مفهوم ارتباط درهم تنیده کوانتومی را به اختصار QEC می‌گوییم و سال‌ها در داستان‌ها و فیلم‌های علمی تخیلی رایج بوده است. در حقیقت فیزیکدانان طرفدار QEC تاکید می‌کنند که اثرات در هم تنیدگی کوانتومی به وضوح مشخص شده است که سریع‌تر از سرعت نور حرکت ‌می‌کند.برای درک بهتر ابتدا باید برهم نهی کوانتومی رو بررسی کنیم ،که یکی از ویژگی‌های اصلی نظریه مکانیک کوانتومی است. ذره‌ای را فرض کنید که از ذره جدا شده است و حالت خاص کوانتیزه شدن آن را اسپین در نظر می‌گیریم ، که دو مقدار بالا و پایین دارد. تا زمانی که چیزی با ذره تعامل نکند ، مثلاً ناظر آزمایشگر را در نظر بگیرید حالت کوانتومی اسپین ذره را آنطور که ممکن است به صورت کلاسیک انتظار داشته باشیم بالا و پایین اندازه نمی‌گیرد ، بلکه برهمنهی از هر دو حالت بالا و پایین را اندازه می‌گیرد. در واقع ذره تقریباً شبیه یک ترکیب مساوی از احتمال می‌باشد. اگر پیشروی بکنیم و اسپین ذره را اندازه بگیریم در آن حالت این بر همنهی به حالت منفردی تبدیل می شود و آن را با احتمال اندازه‌گیری می‌کنیم. نظریه مکانیک کوانتومی ما را مجبور می‌کند که این قضیه را به عنوان اصل بپذیریم که جهان ذاتاً احتمالی است و این به خاطر عدم داشتن اطلاعات کافی یعنی خلف جبر لاپلاسی قبل از به وقوع نتیجه پدیده می‌باشد. برای مثال شرودینگر یکی از معماران مکانیک کوانتومی مثالی با نام گربه در جعبه مطرح کرده است ، تا این قضیه را واضح بتواند توضیح دهد. فرض کنید داخل جعبه‌ای سم وجود دارد و  گربه‌ای به صورت تصادفی داخل آن جعبه می‌افتد. اگر می‌خواهیم پیش بینی بکنیم که آیا این گربه بعد از اینکه جعبه را باز کردیم زنده است یا مرده ، فرض می‌کنیم که هیچ اطلاعاتی در دسترس نداریم و احتمال مردن یا زنده بودن گربه بعد از باز کردن جعبه  یکسان می‌باشد. حال فرض بکنیم که ما اطلاعاتی در دست داریم که نشان می‌دهد گربه‌ها نسبت به بوی سم حساس هستند و از این بو متنفر هستند.حال متوجه می‌شویم که با این اطلاعاتی که در دسترس داریم احتمال زنده بودن گربه داخل جعبه زیاد است. یعنی هر چقدر اطلاعات ما در خصوص یک سیستم و واکنش‌های یک عامل در محیط آن سیستم بیشتر باشد شانس ما برای پیش‌بینی دقیق‌تر زیاد است. در حقیقت در هم تنیدگی کوانتومی ، مورد خاص از یک برهم نهی می‌باشد و در موردی که شامل دو یا چند ذره است نتیجه آزمایش همبستگی میان طلاعات این ذرات را مطرح می‌کند، که با اندازه‌گیری یک ذره می‌توان ذره دوم را اندازه گرفت و بهتر است بگوییم ، اگر بتوانیم اطلاعاتی در مورد یک ذره کسب بکنیم می‌توانیم اطلاعاتی در مورد ذره دوم نیز کسب کنیم.در حالی که می‌توانیم بسیاری از ویژگی‌های مختلف ذرات را به صورت در هم تنیده مشاهده بکنیم. مثال آن معمولاً شامل اسپین‌ها می‌باشد که در آن دو ذره با هم ایجاد می‌شوند بطوری که مجموع اسپین‌های آن صفر می‌باشد. این هنوز یک برهم نهی است و از این رو هیچ یک از ذرات در واقع اسپین مشخصی ندارند، اما چون مجموع آنها صفر می باشد ، وقتی یکی از آنها با دنیای خارجی تعامل می‌کند ، یک اسپین خاص را انتخاب می‌کند، آنگاه با فروپاشی ذره دیگر به ذره پاسخ می‌دهد، یعنی اندازه‌گیری اگر پایین باشد ، اسپین ذره دیگر بالا است. چیزی که عجیب است این است که ظاهرا این اتفاق آنی و فورا اتفاق می‌افتد.انیشتین از این قضیه بسیار ناراحت شد چون ، این قضیه داشت نظریه نسبیت را نقض می‌کرد و مقاله‌ای را با همکارانش تدوین کرد که ناقص بودن مکانیک کوانتومی را مطرح می‌کرد و این قضیه به پارادوکس EPR مشهور شد.

امروزه می‌دانیم که این پیامد قابل توجه مکانیک کوانتومی معکوس است  سرعتی که با آن این عمل انجام می‌شود شاید 10 هزار برابر سریعتر از سرعت نور اندازه‌گیری شده است. این ویژگی مکانیک کوانتومی است که تصور می‌شود دستگاه‌های QEC از آن استفاده قرار است بکنند.