1Istituto Internazionale di Fisica, Università Federale del Rio Grande do Norte, 59078-970, Natal, Brasile
2Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, Recife, Pernambuco, Brasile
3Scuola di Fisica e Astronomia, Università di Leeds, Leeds LS2 9JT, Regno Unito
4Scuola di Scienza e Tecnologia, Università Federale del Rio Grande do Norte, Natal, Brasile
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Astratto
Il famigerato problema della misurazione quantistica mette in luce la difficoltà di conciliare due postulati quantistici: l’evoluzione unitaria dei sistemi quantistici chiusi e il collasso della funzione d’onda dopo una misurazione. Questa problematica è particolarmente evidenziata nell'esperimento mentale dell'amico di Wigner, dove la discrepanza tra evoluzione unitaria e collasso della misurazione porta a descrizioni quantistiche contrastanti per diversi osservatori. Un recente teorema del no-go ha stabilito che la statistica (quantistica) derivante da uno scenario esteso dell'amico di Wigner è incompatibile quando si tenta di tenere insieme tre presupposti innocui, vale a dire non superdeterminismo, indipendenza dai parametri e assolutezza degli eventi osservati. Basandosi su questo scenario esteso, introduciamo due nuove misure di non assolutezza degli eventi. Il primo si basa sulla scomposizione EPR2, mentre il secondo prevede il rilassamento dell'ipotesi di assolutezza assunta nel suddetto teorema del no-go. Per dimostrare che le correlazioni quantistiche possono essere al massimo non assolute secondo entrambi i quantificatori, mostriamo che le disuguaglianze di Bell concatenate (e i relativi rilassamenti) sono anche vincoli validi per l'esperimento di Wigner.
Riepilogo popolare
Per illustrare il problema, il fisico ungherese-americano Eugene Wigner propose nel 1961 un esperimento immaginario, ora chiamato esperimento dell'amico di Wigner. Charlie, un osservatore isolato nel suo laboratorio, esegue una misurazione su un sistema quantistico in una sovrapposizione di due stati. Ottiene casualmente uno dei due possibili risultati della misurazione. Al contrario, Alice agisce come un superosservatore e descrive il suo amico Charlie, il laboratorio e il sistema misurato come un grande sistema quantistico composito. Quindi, dal punto di vista di Alice, il suo amico Charlie esiste in una sovrapposizione coerente, intrecciato con il risultato della sua misurazione. Cioè, dal punto di vista di Alice, lo stato quantistico non associa un valore ben definito al risultato della misurazione di Charlie. Pertanto queste due descrizioni, quella di Alice o quella del suo amico Charlie, portano a risultati diversi, che in linea di principio potrebbero essere confrontati sperimentalmente. Potrebbe sembrare un po' strano, ma qui sta il problema: la meccanica quantistica non ci dice dove tracciare il confine tra il mondo classico e quello quantistico. In linea di principio, l'equazione di Schrödinger si applica agli atomi e agli elettroni, nonché agli oggetti macroscopici come i gatti e gli amici umani. Niente nella teoria ci dice cosa si debba analizzare attraverso evoluzioni unitarie o il formalismo degli operatori di misura.
Se ora immaginiamo due superosservatori, descritti da Alice e Bob, che misurano ciascuno il proprio laboratorio contenente i rispettivi amici Charlie e Debbie e i sistemi da loro misurati, la statistica ottenuta da Alice e Bob dovrebbe essere classica, cioè non dovrebbe essere in grado di violare qualsiasi disuguaglianza di Bell. Dopotutto, secondo il postulato della misurazione, tutta la non-classicità del sistema avrebbe dovuto essere estinta quando Charlie e Debbie eseguirono le loro misurazioni. Matematicamente, possiamo descrivere questa situazione mediante una serie di ipotesi. La prima ipotesi è l'assolutezza degli eventi (AoE). Come in un esperimento di Bell, ciò a cui abbiamo accesso sperimentale è la distribuzione di probabilità p(a,b|x,y), i risultati della misurazione di Alice e Bob, dato che hanno misurato una certa osservabile. Ma se le misurazioni effettuate dagli osservatori sono davvero eventi assoluti, allora questa probabilità osservabile dovrebbe derivare da una probabilità congiunta in cui possono essere definiti anche i risultati delle misurazioni di Charlie e Debbie. Se combinato con le ipotesi di indipendenza dalla misurazione e assenza di segnalazione, l'AoE porta a vincoli testabili sperimentalmente, disuguaglianze di Bell che vengono violate dalle correlazioni quantistiche, dimostrando così l'incompatibilità della teoria quantistica con la congiunzione di tali ipotesi.
In questo articolo mostriamo che possiamo allentare l’ipotesi AoE e ottenere comunque violazioni quantistiche delle corrispondenti disuguaglianze di Bell. Considerando due modi diversi e complementari per quantificare il rilassamento di AoE, quantifichiamo quanto le previsioni di un osservatore e di un superosservatore dovrebbero essere in disaccordo per riprodurre le previsioni quantistiche per un tale esperimento. Infatti, come dimostriamo, per riprodurre le possibili correlazioni consentite dalla meccanica quantistica, questa deviazione deve essere massima, corrispondente al caso in cui i risultati delle misurazioni di Alice e Charlie o Bob e Debbie sono completamente incorrelati. In altri termini, la teoria quantistica consente il massimo numero di eventi non assoluti.
► dati BibTeX
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Citato da
[1] Thaís M. Acácio e Cristhiano Duarte, "Analisi delle previsioni della rete neurale per l'autocatalisi dell'entanglement", arXiv: 2112.14565.
Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2022-08-26 10:13:55). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.
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