Có cách đơn giản nào chứng minh hiện tượng rối lượng tử mà tôi có thể hiểu được không?

Đầu tiên, rối lượng tử là một hệ quả tự nhiên của lý thuyết lượng tử nên bất cứ thử nghiệm nào nhằm chứng minh lý thuyết lượng tử cũng đều kiểm chứng hiện tượng rối lượng tử.

Rối lượng tử giữa hai hạt là một sự tương quan đặc biệt. Ví dụ: nếu một hạt màu xanh lam thì hạt còn lại chắc chắn phải màu đỏ. Sự tương quan chính là đây: điều này nghĩa là nếu bạn biết thông tin về một hạt thì chắc chắn sẽ biết thông tin về hạt còn lại trong cặp hạt. Nhưng đó chỉ là mối tương quan cổ điển: kiểu tương quan cổ điển cho rằng màu của mỗi hạt trong cặp hạt khảo sát là xác định, trước cả khi phép đo được tiến hành.

Giờ hãy giả sử bạn có một bộ lọc màu. Nếu bộ lọc có màu đỏ, bạn sẽ thấy hạt màu đỏ nhưng không thể thấy hạt màu xanh lam. Điều tương tự sẽ xảy ra với một bộ lọc màu xanh lam. Tuy nhiên, nếu màu của bộ lọc biến đổi giữa đỏ và xanh lam thì bạn có thể màu của cả hai hạt. Nếu phải phân loại màu cho hai hạt (đỏ hoặc xanh lam) thì bạn sẽ thấy một sự bất định. Nếu cả hai hạt trong cặp hạt có tương quan được phát hiện bằng một bộ lọc như vậy, thì sự tương quan giữa đỏ và xanh lam không còn là tuyệt đối nữa. Ví dụ: nếu bộ lọc có màu vàng thì cả hai màu đỏ và xanh lam lúc này sẽ giống nhau; một bộ lọc màu xanh lục sẽ phát hiện hạt xanh lam tốt hơn, còn bộ lọc màu cam sẽ phát hiện màu đỏ tốt hơn.

Trong tình huống kể trên, sự tương quan sẽ biến đổi giữa “tuyệt đối” và “không”, và điều này phụ thuộc màu của bộ lọc được sử dụng. Ta có thể đo sự biến đổi này từ khoảng màu biến đổi của bộ lọc, và sự biến đổi này rất quan trọng.

Với các hạt lượng tử, sự xác định về màu sắc của chúng (đỏ hay xanh lam) phụ thuộc vào phép đo. Trước khi phép đo được tiến hành, màu sắc của chúng tồn tại ở trạng thái chồng chất (hay “vướng víu): tức là hai hạt không có màu xác định trước. Bạn có thể tiến hành cùng một thử nghiệm đo màu sắc này bằng những bộ lọc màu khác nhau, và sự biến đổi màu sắc của mỗi lần đo sẽ khác! Đây là đặc điểm nổi bật để chứng minh rằng vướng víu lượng tử thực sự tồn tại. Nó có thể không dễ hiểu lắm hoặc dễ dàng tiến hành, nhưng người ta thực sự đã làm được và kiểm nghiệm rất nhiều lần. Trong tất cả các trường hợp, sự biến đổi màu sắc giữa hai hạt lượng tử đã được đo và chúng có “vướng víu” với nhau. Sự vướng víu này khác với sự vướng víu cổ điển (nơi mỗi hạt có một màu sắc xác định từ trước khi phép đo được tiến hành).