Tekst źródłowy strony ~Splątanie kwantowe, stan splątany (mechanika kwantowa)

{{Infobox quantum mechanics
| name = Splątanie kwantowe
| image = Quantum_Entanglement.svg
| caption = Schematyczna ilustracja splątania dwóch cząstek.
| field = [[Mechanika kwantowa]]
}}

'''Splątanie kwantowe''' – zjawisko fizyczne występujące w [[Mechanika kwantowa|mechanice kwantowej]], w którym para lub grupa cząstek jest opisana wspólnym [[Stan kwantowy|stanem kwantowym]] w taki sposób, że stan jednej cząstki nie może być w pełni opisany bez uwzględnienia stanu drugiej, niezależnie od odległości między nimi. Zjawisko to zostało po raz pierwszy zauważone przez [[Albert Einstein|Einsteina]], [[Boris Podolsky|Podolsky’ego]] i [[Nathan Rosen|Rosena]] w 1935 roku w tzw. paradoksie EPR<ref name="EPR1935">{{Cite journal |last=Einstein |first=Albert |author2=Podolsky, Boris |author3=Rosen, Nathan |title=Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? |journal=Physical Review |volume=47 |issue=10 |pages=777–780 |year=1935 |doi=10.1103/PhysRev.47.777 |bibcode=1935PhRv...47..777E}}</ref>.

== Opis ==
[[Plik:Entangled_Photons.svg|thumb|right|250px|Schemat rozdzielania splątanych fotonów]]
W splątaniu kwantowym pomiar jednej z cząstek automatycznie determinuje stan drugiej, bez względu na odległość między nimi. Na przykład, jeśli dwie cząstki są splątane pod względem [[spin]]u i jedna zostaje zmierzona jako "spin w górę", druga natychmiast przyjmuje stan "spin w dół", choćby znajdowała się w innej galaktyce<ref name="Aspect1982">{{Cite journal |last=Aspect |first=Alain |author2=Grangier, Philippe |author3=Roger, Gérard |title=Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell's Inequalities |journal=Physical Review Letters |volume=49 |issue=2 |pages=91–94 |year=1982 |doi=10.1103/PhysRevLett.49.91 |bibcode=1982PhRvL..49...91A}}</ref>.

== Znaczenie ==
Splątanie kwantowe jest kluczowe dla wielu zastosowań technologicznych, takich jak:
* [[kryptografia kwantowa]] – zapewniająca teoretycznie bezpieczną komunikację<ref>{{Cite journal |last=Bennett |first=Charles H. |author2=Brassard, Gilles |title=Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing |conference=Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing |location=Bangalore, India |year=1984 |pages=175–179}}</ref>,
* [[komputery kwantowe]] – wykorzystujące splątane [[kubit]]y do równoległego przetwarzania informacji<ref>{{Cite book |last=Nielsen |first=Michael A. |author2=Chuang, Isaac L. |title=Quantum Computation and Quantum Information |publisher=Cambridge University Press |year=2000 |isbn=978-0-521-63503-5}}</ref>,
* [[teleportacja kwantowa]] – przesyłanie stanu kwantowego z jednej cząstki na drugą bez fizycznego transportu<ref>{{Cite journal |last=Bouwmeester |first=Dik |author2=Pan, Jian-Wei |author3=Daniell, Matthew |author4=Weinfurter, Harald |author5=Zeilinger, Anton |title=Experimental quantum teleportation |journal=Nature |volume=390 |pages=575–579 |year=1997 |doi=10.1038/37539 |bibcode=1997Natur.390..575B}}</ref>.

== TOP Linki ==

=== TEKST ===

* Kwantowe splątanie dla początkujących - Naukat [https://www.polskieradio.pl/23/266/artykul/183030,kwantowe-splatanie-dla-poczatkujacych https://www.polskieradio.pl/.../,kwantowe-splatanie-dla-poczatkujacych]   

=== VIDEO ===

* Kwantowe paradoksy - rzeczywistość jest dziwniejsza niż myślisz - AstroStory https://youtu.be/feFH8BYAUt8

== Eksperymentalne potwierdzenie ==
[[Plik:Bell_Experiment_Setup.png|thumb|left|300px|Eksperymentalne potwierdzenie splątania w testach Bella]]
Zjawisko splątania zostało eksperymentalnie potwierdzone w licznych badaniach, m.in. przez [[Alain Aspect|Aspekta]] w 1982 roku, który wykazał naruszenie [[nierówności Bella]] – kluczowego testu rozróżniającego mechanikę kwantową od teorii lokalnego realizmu<ref name="Aspect1982" />.

W 2022 roku [[Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki]] została przyznana za pionierskie eksperymenty dotyczące splątania kwantowego: [[Alain Aspect|Alainowi Aspectowi]], [[John F. Clauser|Johnowi Clauserowi]] i [[Anton Zeilinger|Antonowi Zeilingerowi]]<ref>{{Cite web |title=The Nobel Prize in Physics 2022 |url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/summary/ |publisher=NobelPrize.org |access-date=2025-05-16}}</ref>.

== Matematyczna reprezentacja ==
[[Plik:Bell_state.svg|thumb|right|220px|Jeden ze stanów Bella: {{nowrap|(|00⟩ + |11⟩)/√2}}]]
Stan splątany można zapisać jako superpozycję stanów pojedynczych cząstek. Przykładem jest jeden ze stanów Bella:
:<math>|\Phi^+\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} (|00\rangle + |11\rangle)</math>

Jest to nierozerwalnie połączony stan dwóch kubitów, który nie może być zapisany jako iloczyn tensorowy stanów pojedynczych cząstek.

== Kontrowersje i interpretacje ==
Einstein określał splątanie jako „upiorne oddziaływanie na odległość” („*spooky action at a distance*”), sugerując niekompletność mechaniki kwantowej. Współczesne interpretacje różnią się co do znaczenia splątania – m.in. [[interpretacja kopenhaska]] uznaje je za fundamentalny aspekt rzeczywistości kwantowej, natomiast [[teoria zmiennych ukrytych]] sugeruje istnienie nieznanych czynników determinujących wyniki pomiarów.

== Splątanie kwantowe w biologii ==
Splątanie kwantowe, choć znane głównie z fizyki cząstek i technologii kwantowych, może również odgrywać rolę w procesach biologicznych. Dziedzina badająca takie zjawiska nosi nazwę [[biologia kwantowa]].

=== Fotosynteza ===
[[Plik:FMO_complex_structure.png|thumb|right|250px|Struktura kompleksu FMO u bakterii zielonych siarkowych]]
W kompleksach antenowych roślin i bakterii fotosyntetycznych (np. kompleks FMO – Fenna-Matthews-Olson) zaobserwowano zjawiska koherencji kwantowej. Eksperymenty wykazały, że energia świetlna może być transportowana w sposób falowy, co może wykorzystywać efekty splątania<ref name="Engel2007">{{Cite journal |last=Engel |first=Gregory S. |author2=Calhoun, T. R. |author3=Read, E. L. |title=Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems |journal=Nature |volume=446 |pages=782–786 |year=2007 |doi=10.1038/nature05678}}</ref>.

=== Nawigacja ptaków ===
[[Plik:Robin_magnetoreception_simplified.svg|thumb|left|250px|Schemat działania magnetycznego „kompasu kwantowego” u ptaków]]
U ptaków wędrownych, takich jak rudzik europejski, podejrzewa się istnienie mechanizmu orientacji magnetycznej opartego na parach splątanych rodników w cząsteczce kryptochromu, występującej w siatkówce oka. Reakcje chemiczne wywołane światłem prowadzą do powstania pary elektronów, których stany spinowe są splątane. Ich dalszy rozwój zależy od orientacji ptaka względem ziemskiego pola magnetycznego<ref name="Ritz2004">{{Cite journal |last=Ritz |first=Thorsten |author2=Wiltschko, R. |author3=Wiltschko, W. |title=Resonance effects indicate a radical-pair mechanism for avian magnetic compass |journal=Nature |volume=429 |pages=177–180 |year=2004 |doi=10.1038/nature02534}}</ref>.

=== Zmysł węchu ===
Jedna z hipotez dotyczących percepcji zapachu (hipoteza wibracyjna) sugeruje, że receptory węchowe mogą wykorzystywać zjawiska kwantowe takie jak tunelowanie elektronowe i być może również splątanie, aby rozróżniać molekuły na podstawie ich częstotliwości drgań<ref>{{Cite journal |last=Turin |first=Luca |title=A spectroscopic mechanism for primary olfactory reception |journal=Chemical Senses |volume=21 |issue=6 |pages=773–791 |year=1996 |doi=10.1093/chemse/21.6.773}}</ref>. Teoria ta pozostaje kontrowersyjna i nie ma jednoznacznych dowodów eksperymentalnych.

=== Inne hipotezy ===
W literaturze pojawiają się również sugestie, że splątanie może odgrywać rolę w procesach biologicznych zachodzących w [[DNA]], enzymach i podczas przenoszenia elektronów w komórkach. Hipotezy te nie zostały jeszcze potwierdzone eksperymentalnie.

=== Zestawienie ===
{| class="wikitable"
! Proces biologiczny !! Możliwa rola splątania kwantowego !! Status badań
|-
| Fotosynteza || Transfer energii w centrach antenowych || Potwierdzone eksperymentalnie
|-
| Nawigacja ptaków || Kompas kwantowy oparty na parach rodników || Silne dowody pośrednie
|-
| Zmysł węchu || Tunelowanie elektronowe, selekcja drgań molekuł || Hipoteza, kontrowersyjna
|-
| DNA, enzymy || Transfer spinowy, elektrony, wiązania || Teorie spekulatywne
|}

<references />


== Zobacz też ==
* [[Mechanika kwantowa]]
* [[Nierówność Bella]]
* [[Interpretacja kopenhaska]]
* [[Teleportacja kwantowa]]
* [[Komputery kwantowe]]

== Przypisy ==
<references />