1Institut Fisika Internasional, Universitas Federal Rio Grande do Norte, 59078-970, Natal, Brasil
2Departamento de Computaรงรฃo, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, Recife, Pernambuco, Brasil
3Sekolah Fisika dan Astronomi, Universitas Leeds, Leeds LS2 9JT, Inggris Raya
4Sekolah Sains dan Teknologi, Universitas Federal Rio Grande do Norte, Natal, Brasil
Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.
Abstrak
Masalah pengukuran kuantum yang terkenal menimbulkan kesulitan untuk merekonsiliasi dua postulat kuantum: evolusi kesatuan sistem kuantum tertutup dan keruntuhan fungsi gelombang setelah pengukuran. Permasalahan ini terutama disorot dalam eksperimen pemikiran teman Wigner, di mana ketidaksesuaian antara evolusi kesatuan dan keruntuhan pengukuran menyebabkan konflik deskripsi kuantum bagi pengamat yang berbeda. Teorema no-go baru-baru ini menetapkan bahwa statistik (kuantum) yang timbul dari skenario teman Wigner yang diperluas tidak sesuai ketika seseorang mencoba menyatukan tiga asumsi yang tidak berbahaya, yaitu no-superdeterminisme, independensi parameter, dan kemutlakan peristiwa yang diamati. Berdasarkan skenario yang diperluas ini, kami memperkenalkan dua ukuran baru mengenai peristiwa yang bersifat non-absolut. Yang pertama didasarkan pada dekomposisi EPR2, dan yang kedua melibatkan pelonggaran hipotesis kemutlakan yang diasumsikan dalam teorema larangan jalan yang disebutkan di atas. Untuk membuktikan bahwa korelasi kuantum bisa menjadi non-absolut secara maksimal menurut kedua bilangan tersebut, kami menunjukkan bahwa ketidaksetaraan Bell yang berantai (dan relaksasinya) juga merupakan batasan yang valid untuk eksperimen Wigner.
Ringkasan populer
Untuk mengilustrasikan masalah ini, fisikawan Hongaria-Amerika Eugene Wigner pada tahun 1961 mengusulkan sebuah eksperimen imajiner, yang sekarang disebut eksperimen teman Wigner. Charlie, seorang pengamat terisolasi di laboratoriumnya, melakukan pengukuran pada sistem kuantum dalam superposisi dua keadaan. Dia secara acak memperoleh satu dari dua kemungkinan hasil pengukuran. Sebaliknya, Alice bertindak sebagai superobserver, dan menggambarkan temannya Charlie, laboratorium dan sistem yang diukur sebagai sistem kuantum komposit besar. Jadi, dari sudut pandang Alice, temannya Charlie berada dalam superposisi yang koheren, terjerat dengan hasil pengukurannya. Artinya, dari sudut pandang Alice, keadaan kuantum tidak mengaitkan nilai yang terdefinisi dengan baik dengan hasil pengukuran Charlie. Jadi, kedua deskripsi ini, baik tentang Alice atau tentang temannya Charlie, memberikan hasil yang berbeda, yang pada prinsipnya dapat dibandingkan secara eksperimental. Ini mungkin tampak sedikit aneh, tetapi di sinilah letak masalahnya: mekanika kuantum tidak memberi tahu kita di mana harus menarik garis batas antara dunia klasik dan dunia kuantum. Pada prinsipnya persamaan Schrรถdinger berlaku untuk atom dan elektron serta objek makroskopis seperti kucing dan teman manusia. Tidak ada teori yang memberitahu kita apa yang harus dianalisis melalui evolusi kesatuan atau formalisme operator pengukuran.
Jika sekarang kita bayangkan dua superobserver yang dideskripsikan oleh Alice dan Bob, masing-masing mengukur laboratoriumnya sendiri yang berisi temannya masing-masing, Charlie dan Debbie serta sistem yang mereka ukur, maka statistik yang diperoleh Alice dan Bob seharusnya klasik, yaitu tidak boleh dapat melanggar ketidaksetaraan Bell. Lagi pula, berdasarkan postulat pengukuran, semua non-klasikalitas sistem seharusnya sudah padam ketika Charlie dan Debbie melakukan pengukuran mereka. Secara matematis, kita dapat menggambarkan situasi ini dengan serangkaian hipotesis. Hipotesis pertama adalah kemutlakan peristiwa (AoE). Seperti dalam eksperimen Bell, akses eksperimental yang kita miliki adalah distribusi probabilitas p(a,b|x,y), hasil pengukuran Alice dan Bob, mengingat mereka mengukur observasi tertentu. Namun jika pengukuran yang dilakukan oleh pengamat benar-benar merupakan peristiwa absolut, maka probabilitas teramati ini harus berasal dari probabilitas gabungan yang juga dapat menentukan hasil pengukuran Charlie dan Debbie. Ketika dikombinasikan dengan asumsi independensi pengukuran dan tidak adanya pensinyalan, AoE mengarah pada batasan yang dapat diuji secara eksperimental, ketidaksetaraan Bell yang dilanggar oleh korelasi kuantum, sehingga membuktikan ketidakcocokan teori kuantum dengan gabungan asumsi tersebut.
Dalam makalah ini, kami menunjukkan bahwa kita dapat melonggarkan asumsi AoE dan masih memperoleh pelanggaran kuantum dari ketidaksetaraan Bell yang terkait. Dengan mempertimbangkan dua cara yang berbeda dan saling melengkapi untuk mengukur relaksasi AoE, kami mengukur seberapa besar perbedaan prediksi dari pengamat dan superobserver untuk mereproduksi prediksi kuantum untuk eksperimen semacam itu. Faktanya, seperti yang kami buktikan, untuk mereproduksi kemungkinan korelasi yang diperbolehkan oleh mekanika kuantum, deviasi ini harus maksimal, sesuai dengan kasus di mana hasil pengukuran Alice dan Charlie atau Bob dan Debbie sama sekali tidak berkorelasi. Dengan kata lain, teori kuantum memungkinkan terjadinya peristiwa-peristiwa non-absolut secara maksimal.
โบ data BibTeX
โบ Referensi
[1] E. P. Wigner, Masalah pengukuran, American Journal of Physics 31, 6 (1963).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1969254
[2] M. Schlosshauer, Dekoherensi, masalah pengukuran, dan interpretasi mekanika kuantum, Review fisika Modern 76, 1267 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.76.1267
[3] M. F. Pusey, Teman yang tidak konsisten, Fisika Alam 14, 977โ978 (2018).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs41567-018-0293-7
[4] E. P. Wigner, Keterangan tentang pertanyaan pikiran-tubuh, dalam Refleksi dan sintesis filosofis (Springer, 1995) hlm.247โ260.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1007/โ978-3-642-78374-6_20
[5] H. Everett, Formulasi โKeadaan Relatifโ mekanika kuantum, Interpretasi Banyak Dunia dari Mekanika Kuantum, 141 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9781400868056-003
[6] D. Bohm dan J. Bub, Usulan solusi masalah pengukuran dalam mekanika kuantum dengan teori variabel tersembunyi, Review of Modern Physics 38, 453 (1966).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.38.453
[7] S. Hossenfelder dan T. Palmer, Memikirkan Kembali superdeterminisme, Frontiers in Physics 8, 139 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.00139
[8] G. Hooft, Postulat kehendak bebas dalam mekanika kuantum, arXiv preprint quant-ph/โ0701097 (2007).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.quant-ph/โ0701097
arXiv: quant-ph / 0701097
[9] H. Price, Model mainan untuk retrokausalitas, Studi Sejarah dan Filsafat Sains Bagian B: Studi Sejarah dan Filsafat Fisika Modern 39, 752 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp, Interpretasi Kopenhagen, Jurnal Fisika Amerika 40, 1098 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1986768
[11] C. Rovelli, Mekanika kuantum relasional, Jurnal Internasional Fisika Teoritis 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02302261
[12] C. M. Caves, C. A. Fuchs, dan R. Schack, Probabilitas kuantum sebagai probabilitas bayesian, Tinjauan fisik A 65, 022305 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi dan G. Ghirardi, Model reduksi dinamis, Laporan Fisika 379, 257 (2003).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1016/โS0370-1573(03)00103-0
[14] G. C. Ghirardi, A. Rimini, dan T. Weber, Dinamika terpadu untuk sistem mikroskopis dan makroskopis, Tinjauan fisik D 34, 470 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose, Tentang peran gravitasi dalam reduksi keadaan kuantum, Relativitas umum dan gravitasi 28, 581 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02105068
[16] C. Brukner, Tentang masalah pengukuran kuantum (2015), arXiv:1507.05255 [quant-ph].
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.1507.05255
arXiv: 1507.05255
[17] ฤ. Brukner, A no-go theorem untuk pengamat-fakta independen, Entropy 20, 350 (2018).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e20050350
[18] E. G. Cavalcanti dan H. M. Wiseman, Implikasi pelanggaran keramahan lokal terhadap kausalitas kuantum, Entropi 23, 10.3390/โe23080925 (2021).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e23080925
[19] D. Frauchiger dan R. Renner, Teori kuantum tidak dapat secara konsisten menggambarkan kegunaan dirinya sendiri, Komunikasi alam 9, 1 (2018).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs41467-018-05739-8
[20] PA Guรฉrin, V. Baumann, F. Del Santo, dan ฤ. Brukner, Teorema terlarang untuk realitas persisten persepsi teman Wigner, Fisika Komunikasi 4, 1 (2021).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs42005-021-00589-1
[21] R. Healey, Teori kuantum dan batas objektivitas, Landasan Fisika 48, 1568 (2018).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1007/โs10701-018-0216-6
[22] M. Proietti, A. Pickston, F. Graffitti, P. Barrow, D. Kundys, C. Branciard, M. Ringbauer, dan A. Fedrizzi, Uji eksperimental independensi pengamat lokal, Science advances 5, eaaw9832 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aaw9832
[23] M. ลปukowski dan M. Markiewicz, Fisika dan metafisika teman Wigner: Bahkan pengukuran awal yang dilakukan tidak membuahkan hasil, Physical Review Letters 126, 130402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.130402
[24] E. G. Cavalcanti, Pemandangan dari gelembung Wigner, Landasan Fisika 51, 1 (2021).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1007/โs10701-021-00417-0
[25] K.-W. Bong, A. Utreras-Alarcรณn, F. Ghafari, Y.-C. Liang, N. Tischler, EG Cavalcanti, GJ Pryde, dan HM Wiseman, Teorema terlarang yang kuat tentang paradoks teman Wigner, Nature Physics 16, 1199 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0990-x
[26] Z.-P. Xu, J. Steinberg, H. C. Nguyen, dan O. Gรผhne, Teorema No-go berdasarkan informasi Wigner yang tidak lengkap tentang temannya (2021), arXiv:2111.15010 [quant-ph].
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.2111.15010
arXiv: 2111.15010
[27] Nuriya Nurgalieva dan Lรญdia del Rio, Ketidakcukupan Logika Modal dalam Pengaturan Kuantum (2018), arXiv:1804.01106 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.16
arXiv: 1804.01106
[28] Veronika Baumann, Flavio Del Santo, Alexander R.H. Smith, Flaminia Giacomini, Esteban Castro-Ruiz, dan Caslav Brukner, Aturan probabilitas umum dari formulasi skenario teman Wigner yang abadi, Quantum 5, 594 (2021).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2021-08-16-524
[29] J. S. Bell, Tentang paradoks einstein podolsky rosen, Fisika Fisika Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[30] AC Elitzur, S. Popescu, dan D. Rohrlich, Quantum nonlocality untuk setiap pasangan dalam ansambel, Physics Letters A 162, 25 (1992).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1016/โ0375-9601(92)90952-I
[31] S. L. Braunstein dan C. M. Caves, Menghilangkan ketidaksetaraan lonceng yang lebih baik, Annals of Physics 202, 22 (1990).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1016/โ0003-4916(90)90339-P
A. Baik, Variabel tersembunyi, probabilitas gabungan, dan ketidaksetaraan lonceng, Physical Review Letters 48, 291 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291
[33] M. J. Hall, Model deterministik lokal korelasi keadaan singlet berdasarkan independensi pengukuran relaksasi, Physical review letter 105, 250404 (2010a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves, R. Kueng, JB Brask, dan D. Gross, Kerangka pemersatu untuk relaksasi asumsi sebab akibat dalam teorema lonceng, Phys. Pendeta Lett. 114, 140403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.140403
[35] M. J. Hall dan C. Branciard, Biaya ketergantungan pengukuran untuk nonlokalitas lonceng: model kausal versus retrokausal, Tinjauan Fisik 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, dan F. Sciarrino, Jaringan sebab akibat dan kebebasan memilih dalam teorema lonceng, PRX Quantum 2, 040323 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu dan D. Rohrlich, Quantum nonlocality sebagai aksioma, Foundations of Physics 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hรคnggi, V. Scarani, dan S. Wolf, Non-lokalitas n kotak Popescuโrohrlich yang berisik, Jurnal Fisika A: Matematika dan Teoritis 43, 465305 (2010).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1751-8113/โ43/โ46/โ465305
[39] ND Mermin, Keterikatan kuantum ekstrem dalam superposisi status berbeda secara makroskopis, Phys. Pdt. Lett. 65, 1838 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, dan S. Wehner, nonlokalitas Bell, Review Fisika Modern 86, 419โ478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[41] M. J. W. Hall, Kontribusi pelengkap indeterminisme dan sinyal korelasi kuantum, Phys. Pdt.A 82, 062117 (2010b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner, Tsirelson terikat pada ketidaksetaraan klausa-horne-shimony-holt yang digeneralisasi, Phys. Pdt.A 73, 022110 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky, dan N. Rosen, Dapatkah deskripsi mekanika kuantum dari realitas fisik dianggap lengkap?, Tinjauan fisik 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777
[44] J. I. De Vicente, Tentang nonlokalitas sebagai teori sumber daya dan ukuran nonlokalitas, Jurnal Fisika A: Matematika dan Teoritis 47, 424017 (2014).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1751-8113/โ47/โ42/โ424017
[45] S. G. A. Brito, B. Amaral, dan R. Chaves, Mengukur nonlokalitas bel dengan jarak jejak, Phys. Pdt.A 97, 022111 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, A. B. Sainz, R. Kunjwal, dan R. W. Spekkens, Mengukur bel: Teori sumber daya nonklasikalitas kotak penyebab umum, Quantum 4, 280 (2020).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2020-06-08-280
[47] J. B. Brask dan R. Chaves, Skenario Bell dengan komunikasi, Jurnal Fisika A: Matematika dan Teoritis 50, 094001 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aa5840
[48] I. ล upiฤ, R. Augusiak, A. Salavrakos dan A. Acรญn, Protokol pengujian mandiri berdasarkan ketidaksetaraan Bell yang dirantai, Jurnal Fisika Baru 18, 035013 (2016).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1367-2630/โ18/โ3/โ035013
Dikutip oleh
[1] Thaรญs M. Acรกcio dan Cristhiano Duarte, โAnalisis Prediksi Jaringan Neural untuk Katalisis Diri Keterikatanโ, arXiv: 2112.14565.
Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2022-08-26 10:13:55). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.
On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2022-08-26 10:13:53).
Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.
