درهم‌تنیدگی کوانتومی

فرآیند تبدیل رو به پایینِ پارامتریِ خودبه‌خودی، قادر به شکاف فوتون‌ها به یک جفت فوتون نوع II است که دارای قطبش متقابلاً متعامد اند.
درهم‌تنیدگی کوانتومی (به انگلیسی: Quantum Entanglement) یا درهم‌تافتگی کوانتومی، یک خاصیت کوانتومی است که دو ذرّه مختلف را به هم مرتبط می‌کند، به طوری که اگر یکی را اندازه‌گیری کنید، به‌طور خودکار و فوراً از وضعیت دیگری هم مطلع می شوید - مهم نیست چقدر از هم فاصله دارند.
درهم‌تنیدگی هنگامی رخ می‌دهد که گروهی از ذرات تولید شده، برهمکنش می‌کنند یا در مجاورت فضایی (مکانی) قرار می‌گیرند، به گونه‌ای که حالت کوانتومی هیچ ذرّه درون گروه را نتوان به‌طور مستقل از حالت سایر ذرّات توصیف نمود. این حالت وقتی که ذرّات در فاصله زیاد از یکدیگر قرار داشته باشند نیز رخ می‌دهد. موضوع درهم‌تنیدگی کوانتومی در قلب ناهم‌خوانی بین فیزیک کلاسیک و کوانتومی قرار دارد: درهم‌تنیدگی یکی از ویژگی‌های اصلی مکانیک کوانتومی است که مکانیک کلاسیک فاقد آن می‌باشد.
در مواردی، اندازه‌گیری‌های خواص فیزیکی چون مکان، تکانه، اسپین و قطبش، روی ذرّات درهم‌تنیده کاملاً با هم همبستگی دارند. به عنوان مثال، اگر یک جفت از ذرّات درهم‌تنیده تولیدشوند، چنان‌که اسپین کل آن‌ها صفر باشد و یکی از آن‌ها اسپین ساعت‌گرد حول محور اول داشته باشد، آنگاه اگر اسپین ذرّه دیگر را روی همان محور اندازه بگیریم، پادساعت‌گرد خواهد بود. اما این رفتار منجر به اثرات به ظاهر متناقضی می‌گردد: هرگونه اندازه‌گیری خواص ذره منجر به فروپاشی بی‌بازگشت تابع موج آن ذره شده و حالت کوانتومی اصلی را تغییر می‌دهد. چنین اندازه‌گیری‌هایی روی ذرات درهم‌تنیده، کل دستگاه درهم‌تنیده‌شان را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
چنین پدیده‌هایی موضوع مقاله ۱۹۳۵ میلادی بودند که توسط آلبرت اینشتین، بوریس پودولسکی و نیتان روزن نوشته شد، همچنین این پدیده‌ها موضوع مقالات متعددی بود که مدت کوتاهی پس از آن توسط اروین شرودینگر نوشته شدند و به توصیف چیزی پرداخت که بعدها به پارادوکس EPR معروف شد. اینشتین و دیگران، چنین رفتاری را غیرممکن برشمرده و آن را در تضاد با دیدگاه واقعیت‌گرایانه (رئالیسم) موضعی، نسبت به علیت دانسته (اینشتین از آن به عنوان «کنش شبح‌ وار از راه دور» یاد می‌کرد) و از این رو استدلال می‌کردند که لزوماً باید فرمولاسیون پذیرفته‌شده در مکانیک کوانتومی ناقص باشد.
با این حال، بعدها، پیش‌بینی‌های ضدشهودی مکانیک کوانتومی، در آزمایش‌هایی که قطبش یا اسپین ذرات درهم‌تنیده در موقعیت‌های جدا از هم اندازه‌گیری شدند، تأیید شده و به این طریق نابرابری بل را نقض کردند. در آزمایش‌های قبل‌تر، امکان رد کردن این حقیقت وجود نداشت که: نتایج یک نقطه، کمی به نقاط دورتر انتقال یافته باشند و ازین رو خروجی مکان ثانویه را تحت تأثیر قرار داده باشند. با این حال، آزمایش‌های بل که اصطلاحاً به آن‌ها «بدون-گریزگاه»  گفته می‌شود، صورت پذیرفت، در این آزمایش‌ها، فاصله‌ها به میزان کافی طولانی بودند، به گونه‌ای که ارتباط نوری بین این مکان‌ها از نظر زمانی بیشتر طول می‌کشیدند، حتی در یک مورد ارتباط نوری ۱۰ هزار مرتبه طولانی‌تر از فاصله زمانی اندازه‌گیری شده بود.
براساس برخی از تفاسیر مکانیک کوانتومی، اثر یک اندازه‌گیری، به‌طور آنی ظهور پیدا می‌کند. سایر تفاسیری که فروپاشی تابع موج را به رسمیت نمی‌شناسند، این که چنین اندازه‌گیری‌هایی اصلاً اثری داشته باشند را به چالش می‌کشند. با این حال، تمام تفاسیر بر سر این نکته توافق نظر دارند که: درهم‌تنیدگی موجب ایجاد همبستگی بین اندازه‌گیری‌ها شده و اطلاعات متقابل به دست آمده بین ذرات درهم‌تنیده را می‌توان مورد بهره‌برداری قرار داد، اما هرگونه انتقال سریع‌تر از نور اطلاعات غیرممکن است.
درهم‌تنیدگی کوانتومی به‌طور تجربی روی این موارد نشان داده شده: فوتون‌ها، نوترینوها، الکترون‌ها، مولکول‌هایی به بزرگی باکی‌بال‌ها و حتی الماس‌های کوچک. به کار بردن درهم‌تنیدگی در ارتباطات، محاسبات و رادارهای کوانتومی، حوزه بسیار فعالی در تحقیق و توسعه می‌باشد.