1国際物理学研究所、リオグランデ ド ノルテ連邦大学、59078-970、ナタール、ブラジル
2Departamento de Computação、Universidade Federation Rural de Pernambuco、52171-900、レシフェ、ペルナンブコ、ブラジル
3リーズ大学物理天文学部、リーズ LS2 9JT、英国
4ブラジル、ナタール、リオグランデ ド ノルテ連邦大学科学技術学部
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抽象
悪名高い量子測定問題は、閉じた量子系のユニタリー進化と測定後の波動関数の崩壊という 2 つの量子仮説を調整することの難しさをもたらします。 この問題は、ウィグナーの友人思考実験で特に強調されています。ここでは、ユニタリ進化と測定崩壊の間の不一致が、異なる観測者の量子記述の矛盾につながります。 最近の no-go 定理は、拡張されたウィグナーの友人のシナリオから生じる (量子) 統計は、XNUMX つの無害な仮定、つまり超決定論がないこと、パラメーターの独立性、および観測された事象の絶対性をまとめようとすると、互換性がないことを立証しました。 この拡張されたシナリオに基づいて、イベントの非絶対性に関する XNUMX つの新しい尺度を紹介します。 XNUMX つ目は EPRXNUMX 分解に基づいており、XNUMX つ目は前述のノーゴー定理で仮定されている絶対性仮説の緩和に関係しています。 量子相関が両方の量指定子に従って最大限に非絶対的であることを証明するために、連鎖ベル不等式 (およびその緩和) もウィグナーの実験の有効な制約であることを示します。
人気の要約
この問題を説明するために、ハンガリー系アメリカ人の物理学者 Eugene Wigner は 1961 年に架空の実験を提案しました。これは現在 Wigner の友人実験と呼ばれています。 彼の研究室で孤立した観測者であるチャーリーは、XNUMX つの状態の重ね合わせで量子システムの測定を実行します。 彼は、XNUMX つの可能な測定結果のうちの XNUMX つをランダムに取得します。 対照的に、アリスはスーパーオブザーバーとして行動し、友人のチャーリー、実験室、および測定されているシステムを大規模な複合量子システムとして説明しています。 したがって、アリスの視点から見ると、友人のチャーリーは首尾一貫した重ね合わせの中に存在し、彼の測定結果と絡み合っています。 つまり、アリスの観点からは、量子状態は明確な値をチャーリーの測定結果と関連付けません。 したがって、これら XNUMX つの説明、アリスの説明または彼女の友人のチャーリーの説明は、原則として実験的に比較できる異なる結果につながります。 少し奇妙に思えるかもしれませんが、ここに問題があります。量子力学は、古典世界と量子世界の境界線をどこに引くべきかを教えてくれません。 原則として、シュレディンガー方程式は、原子や電子だけでなく、猫や人間の友達などの巨視的な物体にも適用されます。 ユニタリ進化や測定演算子の形式化を通じて何を分析すべきかについては、理論上何も教えてくれません。
アリスとボブによって記述された XNUMX 人のスーパーオブザーバーが、それぞれの友人であるチャーリーとデビーと彼らが測定するシステムを含む独自の実験室を測定していると想像すると、アリスとボブによって取得された統計は古典的である必要があります。ベルの不等式を破ることができます。 結局のところ、測定の仮定によって、チャーリーとデビーが測定を実行したときに、システムの非古典性はすべて消滅したはずです。 数学的には、一連の仮説によってこの状況を説明できます。 最初の仮説は、イベントの絶対性 (AoE) です。 ベルの実験のように、実験的にアクセスできるのは確率分布 p(a,b|x,y) であり、アリスとボブが特定の観測量を測定した場合の測定結果です。 しかし、観測者によって行われた測定が実際に絶対的な事象である場合、この観測可能な確率は、チャーリーとデビーの測定結果も定義できる同時確率から得られるはずです。 測定の独立性と非シグナリングの仮定と組み合わせると、AoE は、実験的にテスト可能な制約、つまり量子相関によって違反されるベルの不等式につながり、量子理論とそのような仮定の結合との非互換性が証明されます。
この論文では、AoE の仮定を緩和しても、対応するベルの不等式の量子違反が得られることを示します。 AoE の緩和を定量化する XNUMX つの異なる補完的な方法を検討することにより、そのような実験の量子予測を再現するために、オブザーバーとスーパーオブザーバーからの予測がどの程度一致しないかを定量化します。 実際、私たちが証明したように、量子力学によって許容される可能な相関を再現するには、アリスとチャーリーまたはボブとデビーの測定結果が完全に相関していない場合に対応して、この偏差を最大にする必要があります。 言い換えれば、量子論は非絶対的な事象を最大限に許容します。
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