1موسسه بین المللی فیزیک، دانشگاه فدرال ریو گراند دو نورته، 59078-970، ناتال، برزیل
2Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, Recife, Pernambuco, Brazil
3دانشکده فیزیک و ستاره شناسی، دانشگاه لیدز، لیدز LS2 9JT، بریتانیا
4دانشکده علوم و فناوری، دانشگاه فدرال ریو گراند دو نورته، ناتال، برزیل
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
مسئله بدنام اندازه‌گیری کوانتومی دشواری در تطبیق دو فرض کوانتومی را آشکار می‌کند: تکامل واحد سیستم‌های کوانتومی بسته و فروپاشی تابع موج پس از اندازه‌گیری. این مشکل به ویژه در آزمایش فکری دوست ویگنر برجسته می شود، جایی که عدم تطابق بین تکامل واحد و فروپاشی اندازه گیری منجر به توصیفات کوانتومی متضاد برای ناظران مختلف می شود. یک قضیه ممنوعه اخیر ثابت کرده است که آمار (کوانتومی) ناشی از سناریوی دوست ویگنر بسط یافته، زمانی ناسازگار است که فرد بخواهد سه فرض بی ضرر، یعنی عدم فوق جبر، استقلال پارامتر و مطلق بودن رویدادهای مشاهده شده را کنار هم نگه دارد. با تکیه بر این سناریوی گسترده، دو معیار جدید برای عدم مطلق بودن رویدادها معرفی می کنیم. اولی مبتنی بر تجزیه EPR2 است، و دومی شامل آرامش فرضیه مطلق بودن است که در قضیه بدون رفتن فوق الذکر فرض شده است. برای اثبات اینکه همبستگی‌های کوانتومی می‌توانند طبق هر دو کمی‌کننده حداکثر غیرمطلق باشند، نشان می‌دهیم که نابرابری‌های زنجیره‌ای بل (و آرامش‌های آن) نیز محدودیت‌های معتبری برای آزمایش ویگنر هستند.
خلاصه محبوب
برای نشان دادن این مشکل، یوجین ویگنر، فیزیکدان مجارستانی-آمریکایی، در سال 1961 آزمایشی خیالی را پیشنهاد کرد که اکنون آزمایش دوست ویگنر نامیده می شود. چارلی، یک ناظر منزوی در آزمایشگاه خود، اندازه گیری را روی یک سیستم کوانتومی در برهم نهی دو حالت انجام می دهد. او به طور تصادفی یکی از دو نتیجه اندازه گیری ممکن را به دست می آورد. در مقابل، آلیس به عنوان یک ابر ناظر عمل می کند و دوستش چارلی را توصیف می کند، آزمایشگاه و سیستم اندازه گیری شده به عنوان یک سیستم کوانتومی مرکب بزرگ. بنابراین، از منظر آلیس، دوستش چارلی در یک برهم نهی منسجم وجود دارد که با نتیجه اندازه گیری او در هم پیچیده است. یعنی از دیدگاه آلیس، حالت کوانتومی یک مقدار کاملاً تعریف شده را با نتیجه اندازه گیری چارلی مرتبط نمی کند. بنابراین، این دو توصیف، آلیس یا دوستش چارلی، به نتایج متفاوتی منتهی می شود که اصولاً می توان آنها را به طور تجربی با هم مقایسه کرد. شاید کمی عجیب به نظر برسد، اما مشکل اینجاست: مکانیک کوانتومی به ما نمی گوید که کجا بین دنیای کلاسیک و کوانتومی خط بکشیم. در اصل، معادله شرودینگر برای اتم‌ها و الکترون‌ها و همچنین برای اجسام ماکروسکوپی مانند گربه‌ها و دوستان انسان کاربرد دارد. هیچ چیز در تئوری به ما نمی گوید که چه چیزی باید از طریق تحولات واحد یا فرمالیسم عملگرهای اندازه گیری تحلیل شود.
اگر اکنون دو ابر ناظر را تصور کنیم که توسط آلیس و باب توصیف شده است، هر یک از آنها آزمایشگاه خود را که شامل دوستان مربوطه خود، چارلی و دبی و سیستم هایی است که اندازه گیری می کنند، اندازه گیری می کنند، آمار به دست آمده توسط آلیس و باب باید کلاسیک باشد، یعنی نباید. قادر به نقض هر نابرابری بل باشد. به هر حال، طبق فرض اندازه گیری، تمام غیرکلاسیک بودن سیستم باید زمانی که چارلی و دبی اندازه گیری های خود را انجام می دادند، خاموش می شد. از نظر ریاضی، می‌توانیم این وضعیت را با مجموعه‌ای از فرضیه‌ها توصیف کنیم. فرضیه اول مطلق بودن رویدادها (AoE) است. همانطور که در یک آزمایش بل، چیزی که ما به آن دسترسی تجربی داریم، توزیع احتمال p(a,b|x,y) است، نتایج اندازه گیری آلیس و باب، با توجه به اینکه آنها یک قابل مشاهده خاص را اندازه گرفتند. اما اگر اندازه‌گیری‌های انجام‌شده توسط ناظران واقعاً رویدادهای مطلق هستند، پس این احتمال قابل مشاهده باید از یک احتمال مشترک حاصل شود که در آن نتایج اندازه‌گیری چارلی و دبی نیز قابل تعریف باشد. هنگامی که با مفروضات استقلال اندازه‌گیری و عدم سیگنال‌دهی ترکیب می‌شود، AoE منجر به محدودیت‌های آزمایش‌پذیر، نابرابری‌های بل می‌شود که توسط همبستگی‌های کوانتومی نقض می‌شوند، بنابراین ناسازگاری نظریه کوانتومی با ترکیب چنین مفروضاتی را ثابت می‌کند.
در این مقاله، ما نشان می‌دهیم که می‌توانیم فرض AoE را کاهش دهیم و همچنان نقض کوانتومی نابرابری‌های بل مربوطه را بدست آوریم. با در نظر گرفتن دو روش متفاوت و مکمل برای تعیین کمیت آرامش AoE، مقدار پیش‌بینی‌های یک ناظر و یک ابرناظر را برای بازتولید پیش‌بینی‌های کوانتومی برای چنین آزمایشی تعیین می‌کنیم. در واقع، همانطور که ثابت می کنیم، برای بازتولید همبستگی های احتمالی مجاز مکانیک کوانتومی، این انحراف باید حداکثر باشد، مطابق با موردی که نتایج اندازه گیری آلیس و چارلی یا باب و دبی کاملاً نامرتبط هستند. به عبارت دیگر، نظریه کوانتومی امکان رویدادهای حداکثر غیرمطلق را فراهم می کند.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] ای پی ویگنر، مسئله اندازه گیری، مجله آمریکایی فیزیک 31، 6 (1963).
https://doi.org/10.1119/1.1969254
[2] M. Schlosshauer، Decoherence، مسئله اندازه گیری، و تفسیرهای مکانیک کوانتومی، بررسی های فیزیک مدرن 76، 1267 (2005).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.1267
[3] MF Pusey، یک دوست ناسازگار، Nature Physics 14، 977-978 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0293-7
[4] EP Wigner, Remarks on the mind-body question, in Philosophical reactions and syntheses (Springer, 1995) pp. 247-260.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-78374-6_20
[5] اچ. اورت، فرمول بندی «وضعیت نسبی» مکانیک کوانتومی، تفسیر جهان های متعدد مکانیک کوانتومی، 141 (2015).
https://doi.org/10.1515/9781400868056-003
[6] D. Bohm و J. Bub، یک راه حل پیشنهادی برای مسئله اندازه گیری در مکانیک کوانتومی توسط یک نظریه متغیر پنهان، Reviews of Modern Physics 38، 453 (1966).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.38.453
[7] اس. هوسنفلدر و تی. پالمر، بازاندیشی در سوپرجبرگرایی، مرزها در فیزیک 8، 139 (2020).
https://doi.org/10.3389/fphy.2020.00139
[8] G. Hooft، اصل اراده آزاد در مکانیک کوانتومی، arXiv preprint quant-ph/0701097 (2007).
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0701097
arXiv:quant-ph/0701097
[9] H. Price, Toy Models for Retrocausality, Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics 39, 752 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp، تفسیر کپنهاگ، مجله آمریکایی فیزیک 40، 1098 (1972).
https://doi.org/10.1119/1.1986768
[11] C. Rovelli، مکانیک کوانتومی رابطه‌ای، مجله بین‌المللی فیزیک نظری 35، 1637 (1996).
https://doi.org/10.1007/BF02302261
[12] CM Caves، CA Fuchs و R. Schack، احتمالات کوانتومی به عنوان احتمالات بیزی، بررسی فیزیکی A 65، 022305 (2002).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi and G. Ghirardi، مدل‌های کاهش دینامیکی، گزارش‌های فیزیک 379، 257 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(03)00103-0
[14] GC Ghirardi، A. Rimini، و T. Weber، دینامیک یکپارچه برای سیستم های میکروسکوپی و ماکروسکوپی، بررسی فیزیکی D 34، 470 (1986).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose، در مورد نقش گرانش در کاهش حالت کوانتومی، نسبیت عام و گرانش 28، 581 (1996).
https://doi.org/10.1007/BF02105068
[16] C. Brukner، در مورد مسئله اندازه گیری کوانتومی (2015)، arXiv:1507.05255 [quant-ph].
https://doi.org/10.48550/arXiv.1507.05255
arXiv: 1507.05255
[17] Č. بروکنر، یک قضیه ممنوعه برای حقایق مستقل از ناظر، آنتروپی 20، 350 (2018).
https://doi.org/10.3390/e20050350
[18] EG Cavalcanti و HM Wiseman، مفاهیم نقض دوستی محلی برای علیت کوانتومی، آنتروپی 23، 10.3390/e23080925 (2021).
https://doi.org/10.3390/e23080925
[19] D. Frauchiger و R. Renner، نظریه کوانتومی نمی تواند به طور مداوم استفاده از خود را توصیف کند، Nature ارتباطات 9، 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8
[20] PA Guérin، V. Baumann، F. Del Santo، و Č. بروکنر، یک قضیه ممنوعه برای واقعیت پایدار ادراک دوستان ویگنر، فیزیک ارتباطات 4، 1 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00589-1
[21] آر. هیلی، نظریه کوانتومی و حدود عینیت، مبانی فیزیک 48، 1568 (2018).
https://doi.org/10.1007/s10701-018-0216-6
[22] M. Proietti، A. Pickston، F. Graffitti، P. Barrow، D. Kundys، C. Branciard، M. Ringbauer، و A. Fedrizzi، آزمون تجربی استقلال ناظر محلی، پیشرفت علم 5، eaaw9832 (2019).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw9832
[23] M. Żukowski و M. Markiewicz، فیزیک و متافیزیک دوستان ویگنر: حتی پیش اندازه گیری های انجام شده نیز هیچ نتیجه ای ندارند، Physical Review Letters 126، 130402 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.130402
[24] EG Cavalcanti، نمایی از حباب ویگنر، مبانی فیزیک 51، 1 (2021).
https://doi.org/10.1007/s10701-021-00417-0
[25] K.-W. بونگ، A. Utreras-Alarcón، F. Ghafari، Y.-C. لیانگ، N. Tischler، EG Cavalcanti، GJ Pryde، و HM Wiseman، یک قضیه قوی بدون رفتن در مورد پارادوکس دوست ویگنر، Nature Physics 16، 1199 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41567-020-0990-x
[26] Z.-P. Xu, J. Steinberg, HC Nguyen, and O. Gühne، قضیه بدون رفتن بر اساس اطلاعات ناقص ویگنر درباره دوستش (2021)، arXiv:2111.15010 [quant-ph].
https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.15010
arXiv: 2111.15010
[27] نوریا نورگلیوا و لیدیا دل ریو، نارسایی منطق مودال در تنظیمات کوانتومی (2018)، arXiv:1804.01106 [quant-ph].
https://doi.org/10.4204/EPTCS.287.16
arXiv: 1804.01106
[28] ورونیکا باومن، فلاویو دل سانتو، الکساندر آر اچ اسمیت، فلامینیا جاکومینی، استبان کاسترو-روئیز، و کاسلاو بروکنر، قواعد احتمال تعمیم یافته از فرمول بی زمانی سناریوهای دوست ویگنر، کوانتوم 5، 594 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-08-16-524
[29] جی اس بل، در مورد پارادوکس روزن پودولسکی انیشتین، فیزیک فیزیک فیزیکا 1، 195 (1964).
https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[30] AC Elitzur، S. Popescu و D. Rohrlich، غیرمحلی کوانتومی برای هر جفت در یک مجموعه، Physics Letters A 162، 25 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I
[31] SL Braunstein و CM Caves، از بین بردن نابرابری های زنگ بهتر، Annals of Physics 202، 22 (1990).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(90)90339-P
الف. Fine، متغیرهای پنهان، احتمال مشترک، و نابرابری های زنگ، Physical Review Letters 48, 291 (1982).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.48.291
[33] MJ Hall، مدل قطعی محلی همبستگی حالت تک بر اساس استقلال اندازه گیری آرامش بخش، نامه های بررسی فیزیکی 105، 250404 (2010a).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves، R. Kueng، JB Brask، و D. Gross، چارچوب متحد برای آرامش مفروضات علی در قضیه بل، فیزیک. کشیش لِت 114, 140403 (2015).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.140403
[35] MJ Hall و C. Branciard، هزینه وابستگی اندازه‌گیری برای غیرمحلی بودن زنگ: مدل‌های علّی در مقابل علّی گذشته، بررسی فیزیکی A 102، 052228 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.102.052228
[36] R. Chaves، G. Moreno، E. Polino، D. Poderini، I. Agresti، A. Suprano، MR Barros، G. Carvacho، E. Wolfe، A. Canabarro، RW Spekkens، و F. Sciarrino، شبکه های علی و آزادی انتخاب در قضیه بل، PRX Quantum 2، 040323 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu و D. Rohrlich، غیرمحلی کوانتومی به عنوان یک اصل موضوع، مبانی فیزیک 24، 379 (1994).
https://doi.org/10.1007/BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hänggi, V. Scarani, and S. Wolf, The non-locity of n box popescu-rohrlich noisy, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 43, 465305 (2010).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/46/465305
[39] ND Mermin، درهم تنیدگی کوانتومی شدید در برهم نهی حالت‌های متمایز ماکروسکوپی، Phys. کشیش لِت 65، 1838 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, and S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419-478 (2014).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[41] MJW Hall، مشارکت های تکمیلی عدم قطعیت و سیگنال دهی به همبستگی های کوانتومی، فیزیک. Rev. A 82, 062117 (2010b).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner، Tsirelson برای نابرابری های تعمیم یافته clauser-horne-shimony-holt، Phys. Rev. A 73, 022110 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen، آیا می توان توصیف مکانیکی کوانتومی واقعیت فیزیکی را کامل در نظر گرفت؟، بررسی فیزیکی 47، 777 (1935).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777
[44] JI De Vicente، در مورد غیرمحلی به عنوان یک نظریه منبع و معیارهای غیرمحلی، مجله فیزیک A: ریاضی و نظری 47، 424017 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424017
[45] SGA Brito، B. Amaral، و R. Chaves، کمی سازی غیرمحلی زنگ با فاصله ردیابی، Phys. Rev. A 97, 022111 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal, and RW Spekkens, Quantifying bell: Theory Resource Theory of nonclassicality of common-cause boxes, Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[47] JB Brask و R. Chaves، سناریوهای بل با ارتباطات، مجله فیزیک A: ریاضی و نظری 50، 094001 (2017).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/aa5840
[48] I. Šupić، R. Augusiak، A. Salavrakos و A. Acín، پروتکل های خودآزمایی بر اساس نابرابری های زنجیره ای بل، مجله جدید فیزیک 18، 035013 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/035013
ذکر شده توسط
[1] تایس ام. آکاسیو و کریستیانو دوارته، «تحلیل پیش‌بینی‌های شبکه عصبی برای خود کاتالیزوری درهم تنیدگی». arXiv: 2112.14565.
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2022-08-26 10:13:55). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2022-08-26 10:13:53).
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
