6.12 Rối lượng tử

Trang chủ ／ Chương 6: Miền lượng tử

I. Các hiện tượng quan sát được (hiện tượng)

• Tương quan mạnh và phụ thuộc vào cơ sở đo: Một cặp hạt (hoặc photon) được tạo từ cùng một quá trình vật lý, gửi đến hai nơi xa và đo độc lập trên cùng loại cơ sở có thể xoay (ví dụ: góc phân cực, hướng spin, hay cơ sở đường đi). Thống kê theo cặp cho thấy độ tương quan biến thiên theo góc tương đối giữa hai cơ sở theo quy luật cố định, vượt khỏi mọi mô hình “giá trị định sẵn ở từng hạt”.
• Giữ được ở khoảng cách lớn; một phía luôn ngẫu nhiên: Khi bảo đảm tách rời theo nghĩa không gian–thời gian và cửa sổ thời gian chặt chẽ, phân bố biên (marginal) ở mỗi phía vẫn đồng đều, ngẫu nhiên; chỉ khi ghép đôi bản ghi ở hai phía, tương quan mới lộ rõ.
• Lựa chọn trì hoãn / xóa vết lượng tử: Có thể đo trước, rồi mới quyết định giữ “thông tin đường đi hay giao thoa”. Khi phân nhóm dữ liệu đã thu theo quyết định muộn này, mô hình tương quan sẽ hiện ra hoặc biến mất; không xuất hiện tín hiệu truyền tin hay đảo nhân–quả.
• Hoán đổi rối: Tạo hai cặp độc lập; tại trạm giữa thực hiện phép đo liên hợp lên “hai hạt ở giữa”; sau đó dùng kết quả ở trạm giữa để phân nhóm dữ liệu lịch sử ở hai đầu xa, sẽ thấy xuất hiện tương quan rối mới giữa hai hạt xa nhau.

Những thực tế trên cùng chỉ ra: tương quan rối không phải là quá trình “A gửi – B nhận”, mà là một sự hiện hình thống kê của một ràng buộc chung chi phối đồng thời hai phía.

II. Cơ chế vật lý

1. Hình thành: Sự kiện nguồn chung thiết lập “cấu trúc hiệp đồng dạng tenxơ” xuyên miền
   Các cặp rối nảy sinh từ cùng một sự kiện vật lý (ví dụ: hạ chuyển phi tuyến, phát xạ bậc thang, hay tạo cặp trong va chạm). Theo Lý thuyết Sợi Năng lượng (EFT), sự kiện này in vào “biển năng lượng” một cấu trúc hiệp đồng dạng tenxơ bắc cầu giữa hai nơi:
   • Không phải kênh vận chuyển năng lượng hay thông tin, mà là tập các ràng buộc chung và các định luật bảo toàn trên những bậc tự do đo được (chẳng hạn bảo toàn mômen động lượng toàn phần, hiệu pha cố định / tính chẵn lẻ).
   • Cấu trúc đó xác định tập kết quả đồng thời khả dĩ ở hai phía, nhưng không ấn định kết quả cụ thể ở từng phía riêng lẻ.
2. Tách ra và mang đi: Cấu trúc đồng hành với hệ nhưng không thể tín hiệu hóa
   Khi hai hạt tách xa, cấu trúc hiệp đồng tiếp tục ràng buộc kết quả liên hợp; tuy nhiên phân bố biên ở mỗi phía không đổi, nên không thể mã hóa hay truyền đạt thông điệp tùy ý. Không tồn tại chuỗi nhân–quả kiểu “ra lệnh từ A đến B”.
3. Đo: Liên kết cục bộ làm co hẹp tập đồng thời khả dĩ
   Phép đo là một quá trình liên kết mạnh cục bộ: cơ sở đo được chọn sẽ trở thành điều kiện biên tại chỗ, buộc kết quả địa phương rơi vào tập riêng trị của cơ sở đó. Do ràng buộc chung tồn tại từ trước, bước này tương đương làm co tập đồng thời khả dĩ toàn cục xuống nhánh tương thích với lựa chọn địa phương; từ đó tập kết quả còn cho phép ở phía xa cũng bị giới hạn theo.
   Điểm mấu chốt:
   • Một phía vẫn ngẫu nhiên (phân bố biên giữ nguyên), nên không thể dùng để truyền tín hiệu siêu ánh sáng.
   • Chỉ thống kê theo cặp mới bộc lộ mức tương quan vượt cổ điển.
4. Lựa chọn trì hoãn và xóa vết lượng tử: Hiện hình do phân nhóm hậu tuyển
   “Giữ đường đi” hay “giữ giao thoa” tương ứng với các điều kiện biên cục bộ khác nhau. Việc quyết định sau để phân nhóm dữ liệu đã có chính là chọn mặt nào của cấu trúc hiệp đồng để làm hiện hình; vì phân bố biên không đổi, không hề có đảo nhân–quả hay tín hiệu truyền đi.
5. Hoán đổi rối: Tái cấu hình cấu trúc hiệp đồng
   Phép đo liên hợp tại trạm giữa tái cấu hình hai cấu trúc hiệp đồng địa phương ban đầu thành một cấu trúc mới bắc cầu giữa hai đầu xa. Dùng kết quả ở trạm giữa để phân nhóm, ràng buộc chung sẽ hiện hình trong dữ liệu lịch sử ở hai đầu xa—nhưng vẫn không có truyền tin từ xa.
6. Mất kết hợp (decoherence): Phá hủy hay thoái hóa cấu trúc hiệp đồng
   Nếu bất kỳ phía nào liên kết mạnh, hỗn loạn với môi trường trước khi vào máy đo, cấu trúc hiệp đồng bị phá vỡ, ràng buộc chung không còn hiệu lực; thống kê theo cặp thoái hóa về mức phù hợp cổ điển. Điều này giải thích độ mong manh của rối, cũng như độ nhạy với nhiễu, khoảng cách và môi trường.
7. Ranh giới với tương tác kiểu truyền lan
   Cần phân biệt:
   • Nhiễu động truyền lan (bó sóng được tiếp sức điểm–kề–điểm trong môi trường): tuân theo chuỗi nhân–quả địa phương với giới hạn truyền lan (thường gọi là giới hạn vận tốc ánh sáng).
   • Tính đồng thời mang tính cấu trúc (ràng buộc chung đúng trên toàn cục): không liên quan đến vận chuyển năng lượng / thông tin qua khoảng cách, nên không chịu giới hạn truyền lan.
     Rối thuộc loại thứ hai: một sự hiện hình thống kê của ràng buộc chung, không phải tín hiệu siêu ánh sáng.

III. So sánh ở quy mô vĩ mô: Ràng buộc chung → định hướng hiệp đồng

Ở thang hàng trăm đến hàng nghìn megaparsec, các chuẩn tinh trong cùng một sợi của mạng vũ trụ thường xếp hàng về góc phân cực và trục tia phụt. Theo Lý thuyết Sợi Năng lượng, các sợi này là hành lang tenxơ dị hướng với trục chính “trở kháng thấp – dễ truyền”. Các nhân hoạt động nằm trong hành lang có dòng vật chất từ hóa gần nhân và mặt tán xạ dễ khóa pha theo trục chính ấy; vì vậy, dù cách nhau rất xa, các nguồn trong cùng một sợi lại chia sẻ góc phân cực và hướng tia phụt tương đồng. Không có truyền tin từ xa nào ở đây, chỉ là nền ràng buộc chung: một trục tenxơ chính tác động đồng thời lên nhiều nguồn.
Dấu hiệu có thể kiểm chứng gồm: cụm góc phân cực tập trung hơn giữa các nguồn trên cùng sợi; phụ thuộc môi trường (rõ hơn ở vùng sợi mạnh); độ ổn định hướng cao hơn kỳ vọng từ trường ngẫu nhiên; và đồng hướng với cắt do thấu kính yếu cùng kết cấu phân cực bụi / bức xạ đồng bộ trong cùng trường quan sát.
Lưu ý: Những sự “thẳng hàng” quy mô vũ trụ này không phải bằng chứng của rối lượng tử và không dẫn đến vi phạm kiểu Bell; chúng chỉ là bóng hình trực quan ở vĩ mô của cùng một ý tưởng: “ràng buộc cấu trúc có thể tạo ra hiệp đồng từ xa”.

IV. Tóm lại

Rối lượng tử có thể được mô tả như sau: một cấu trúc hiệp đồng dạng tenxơ bắc cầu xuyên miền, do sự kiện nguồn chung thiết lập trong biển năng lượng, áp đặt ràng buộc chung lên kết quả đo ở cả hai phía. Phép đo cục bộ làm co tập đồng thời khả dĩ, nhờ đó thống kê theo cặp bộc lộ tương quan vượt cổ điển, trong khi phân bố biên ở từng phía vẫn ngẫu nhiên nên không thể tín hiệu hóa. “Lựa chọn trì hoãn” tương ứng với phân nhóm hậu tuyển làm hiện hình các mặt khác nhau của cùng một cấu trúc; “hoán đổi rối” là tái cấu hình cấu trúc ấy.
Một câu ngắn gọn: Rối = hiệp đồng phi địa phương bởi ràng buộc chung; hiện hình qua thống kê theo cặp, không vi phạm nhân–quả hay giới hạn truyền lan.