1International Institute of Physics, Federal University of Rio Grande do Norte, 59078-970, 나탈, 브라질
2Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, 헤시피, 페르남부쿠, 브라질
3영국 리즈 대학교 리즈 LS2 9JT 물리천문학부
4브라질 나탈주 리오그란지두노르테 연방대학교 과학기술대학원
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추상
악명 높은 양자 측정 문제는 두 가지 양자 가정, 즉 닫힌 양자 시스템의 단일 진화와 측정 후 파동 함수 붕괴를 조화시키는 데 어려움이 있습니다. 이 문제는 단일 진화와 측정 붕괴 사이의 불일치가 다른 관찰자에 대해 상충되는 양자 설명으로 이어지는 Wigner의 친구 사고 실험에서 특히 강조됩니다. 최근의 no-go 정리는 확장된 Wigner의 친구 시나리오에서 발생하는 (양자) 통계가 세 가지 무해한 가정, 즉 초결정론 없음, 매개변수 독립성 및 관찰된 이벤트의 절대성을 함께 유지하려고 할 때 호환되지 않는다는 것을 확립했습니다. 이 확장된 시나리오를 기반으로 사건의 비절대성에 대한 두 가지 새로운 척도를 소개합니다. 첫 번째는 EPR2 분해를 기반으로 하고 두 번째는 앞서 언급한 no-go 정리에서 가정한 절대성 가설을 완화하는 것입니다. 두 정량자에 따라 양자 상관이 최대로 비절대적일 수 있음을 증명하기 위해 우리는 연결된 Bell 부등식(및 그 완화)이 Wigner의 실험에 유효한 제약 조건임을 보여줍니다.
인기 요약
이 문제를 설명하기 위해 헝가리계 미국인 물리학자 유진 위그너(Eugene Wigner)는 1961년 현재 위그너의 친구 실험이라고 하는 가상 실험을 제안했습니다. 실험실의 고립된 관찰자인 Charlie는 두 상태의 중첩 상태에서 양자 시스템에 대한 측정을 수행합니다. 그는 두 가지 가능한 측정 결과 중 하나를 무작위로 얻습니다. 대조적으로 Alice는 슈퍼 관찰자 역할을 하며 그녀의 친구 Charlie, 실험실 및 측정되는 시스템을 대규모 복합 양자 시스템으로 설명합니다. 따라서 Alice의 관점에서 그녀의 친구 Charlie는 그의 측정 결과와 얽힌 일관된 중첩 상태로 존재합니다. 즉, Alice의 관점에서 양자 상태는 잘 정의된 값을 Charlie의 측정 결과와 연관시키지 않습니다. 따라서 이 두 가지 기술, 앨리스 또는 그녀의 친구 찰리의 기술은 원칙적으로 실험적으로 비교할 수 있는 다른 결과로 이어집니다. 조금 이상하게 들릴지 모르지만 여기에 문제가 있습니다. 양자 역학은 고전 세계와 양자 세계 사이에 선을 그을 위치를 알려주지 않습니다. 원칙적으로 슈뢰딩거 방정식은 고양이와 인간 친구와 같은 거시적 물체뿐만 아니라 원자와 전자에도 적용됩니다. 이론의 어떤 것도 단일 진화 또는 측정 연산자의 형식을 통해 무엇을 분석해야 하는지 알려주지 않습니다.
이제 Alice와 Bob이 묘사한 두 명의 초관찰자가 각자의 친구인 Charlie와 Debbie와 그들이 측정하는 시스템을 포함하는 자신의 실험실을 측정한다고 가정하면 Alice와 Bob이 얻은 통계는 고전적이어야 합니다. Bell 부등식을 위반할 수 있습니다. 결국, 측정 가정에 따르면 Charlie와 Debbie가 측정을 수행할 때 시스템의 모든 비고전성이 소멸되어야 합니다. 수학적으로 우리는 일련의 가설로 이 상황을 설명할 수 있습니다. 첫 번째 가설은 사건의 절대성(AoE)입니다. Bell 실험에서와 같이 우리가 실험적으로 접근할 수 있는 것은 확률 분포 p(a,b|x,y), Alice와 Bob이 특정 관찰 가능 항목을 측정한 경우의 측정 결과입니다. 그러나 관찰자에 의한 측정이 실제로 절대적인 사건이라면 이 관찰 가능한 확률은 Charlie와 Debbie의 측정 결과도 정의될 수 있는 공동 확률에서 나와야 합니다. 측정 독립성 및 무신호 가정과 결합할 때 AoE는 실험적으로 테스트 가능한 제약 조건, 양자 상관에 의해 위반되는 벨 부등식으로 이어져 이러한 가정의 결합과 양자 이론의 비호환성을 증명합니다.
이 백서에서 우리는 AoE 가정을 완화하고 여전히 해당 Bell 부등식의 양자 위반을 얻을 수 있음을 보여줍니다. AoE의 이완을 정량화하기 위해 두 가지 상보적인 방식을 고려하여 그러한 실험에 대한 양자 예측을 재현하기 위해 관찰자와 슈퍼 관찰자의 예측이 얼마나 불일치해야 하는지를 정량화합니다. 사실, 우리가 증명한 것처럼 양자 역학에서 허용하는 가능한 상관관계를 재현하려면 이 편차가 최대여야 하며, 이는 Alice와 Charlie 또는 Bob과 Debbie의 측정 결과가 완전히 상관관계가 없는 경우에 해당합니다. 다시 말해, 양자 이론은 최대한 비절대적 사건을 허용합니다.
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► 참고 문헌
[1] EP Wigner, 측정 문제, American Journal of Physics 31, 6(1963).
https : / /doi.org/ 10.1119 / 1.1969254
[2] M. Schlosshauer, 디코히어런스, 측정 문제 및 양자역학의 해석, 현대 물리학 리뷰 76, 1267(2005).
https : / /doi.org/10.1103/ RevModPhys.76.1267
[3] MF Pusey, 일관성 없는 친구, Nature Physics 14, 977–978 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0293-7
[4] EP Wigner, 심신 질문에 대한 언급, 철학적 성찰 및 종합(Springer, 1995) pp. 247–260.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-78374-6_20
[5] H. Everett, 양자역학의 "상대적 상태" 정식화, The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, 141 (2015).
https : / /doi.org/ 10.1515 / 9781400868056-003
[6] D. Bohm 및 J. Bub, 숨겨진 변수 이론에 의한 양자 역학의 측정 문제에 대한 제안 솔루션, Reviews of Modern Physics 38, 453(1966).
https : / /doi.org/10.1103/ RevModPhys.38.453
[7] S. Hossenfelder 및 T. Palmer, 초결정론 재고, 물리학 8, 139의 프론티어(2020).
https : / /doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.00139
[8] G. Hooft, 양자 역학의 자유 의지 가정, arXiv preprint quant-ph/ 0701097 (2007).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0701097
arXiv : 퀀트 -PH / 0701097
[9] H. Price, 역인과율에 대한 장난감 모델, 과학의 역사와 철학 파트 B: 현대 물리학의 역사와 철학 연구 39, 752 (2008).
https : / /doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp, 코펜하겐 해석, American Journal of Physics 40, 1098(1972).
https : / /doi.org/ 10.1119 / 1.1986768
[11] C. Rovelli, 관계형 양자 역학, International Journal of Theoretical Physics 35, 1637(1996).
https : / /doi.org/ 10.1007 / BF02302261
[12] CM Caves, CA Fuchs 및 R. Schack, 베이지안 확률로서의 양자 확률, 물리적 검토 A 65, 022305(2002).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi 및 G. Ghirardi, 동적 축소 모델, Physics Reports 379, 257(2003).
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(03)00103-0
[14] GC Ghirardi, A. Rimini 및 T. Weber, 미시 및 거시 시스템을 위한 통합 역학, 물리적 검토 D 34, 470(1986).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose, 양자 상태 감소에서 중력의 역할, 일반 상대성 이론 및 중력 28, 581(1996).
https : / /doi.org/ 10.1007 / BF02105068
[16] C. Brukner, 양자 측정 문제(2015), arXiv:1507.05255 [quant-ph].
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1507.05255
arXiv : 1507.05255
[17] 씨. Brukner, 관찰자 독립 사실에 대한 금지 정리, Entropy 20, 350(2018).
https : / /doi.org/10.3390/e20050350
[18] EG Cavalcanti 및 HM Wiseman, 양자 인과 관계에 대한 로컬 우호 위반의 의미, 엔트로피 23, 10.3390/e23080925(2021).
https : / /doi.org/10.3390/e23080925
[19] D. Frauchiger 및 R. Renner, 양자 이론은 그 자체의 사용을 일관되게 설명할 수 없습니다, Nature Communications 9, 1(2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8
[20] PA Guérin, V. Baumann, F. Del Santo 및 Č. Brukner, Wigner의 친구 인식의 지속적인 현실에 대한 이동 금지 정리, Communications Physics 4, 1(2021).
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00589-1
[21] R. Healey, 양자 이론 및 객관성의 한계, 기초 물리학 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 및 A. Fedrizzi, 지역 관찰자 독립 실험 테스트, 과학 발전 5, eaaw9832 (2019).
https : / /doi.org/10.1126/sciadv.aaw9832
[23] M. Żukowski 및 M. Markiewicz, Wigner 친구의 물리학 및 형이상학: 사전 측정을 수행해도 결과가 없습니다, Physical Review Letters 126, 130402(2021).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.126.130402
[24] EG Cavalcanti, 위그너 버블의 관점, 기초 물리학 51, 1(2021).
https://doi.org/10.1007/s10701-021-00417-0
[25] K.-W. Bong, A. Utreras-Alarcón, F. Ghafari, Y.-C. Liang, N. Tischler, EG Cavalcanti, GJ Pryde 및 HM Wiseman, Wigner의 친구 역설에 대한 강력한 노고 정리, Nature Physics 16, 1199 (2020).
https : / /doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0990-x
[26] Z.-P. Xu, J. Steinberg, HC Nguyen 및 O. Gühne, 그의 친구에 대한 Wigner의 불완전한 정보를 기반으로 한 No-go 정리(2021), arXiv:2111.15010 [quant-ph].
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.15010
arXiv : 2111.15010
[27] Nuriya Nurgalieva 및 Lídia del Rio, 양자 설정에서 모달 논리의 부적절성(2018), arXiv:1804.01106 [quant-ph].
https : / /doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.16
arXiv : 1804.01106
[28] Veronika Baumann, Flavio Del Santo, Alexander RH Smith, Flaminia Giacomini, Esteban Castro-Ruiz 및 Caslav Brukner, Wigner의 친구 시나리오의 영원한 공식화에서 일반화된 확률 규칙, Quantum 5, 594(2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-08-16-524
[29] JS Bell, 아인슈타인 포돌스키 로젠 역설, Physics Physique Fizika 1, 195(1964).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[30] AC Elitzur, S. Popescu 및 D. Rohrlich, 앙상블의 각 쌍에 대한 양자 비국소성, Physics Letters A 162, 25(1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I
[31] SL Braunstein 및 CM Caves, 더 나은 벨 불평등 짜내기, Annals of Physics 202, 22 (1990).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(90)90339-P
A. 미세, 숨겨진 변수, 결합 확률 및 벨 부등식, Physical Review Letters 48, 291(1982).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.48.291
[33] MJ Hall, 측정 독립성 완화에 기반한 단일 상태 상관 관계의 로컬 결정론적 모델, Physical review letter 105, 250404(2010a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves, R. Kueng, JB Brask 및 D. Gross, Bell의 정리, Phys에서 인과 가정의 완화를 위한 통합 프레임워크. 레트 목사 114, 140403(2015).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.114.140403
[35] MJ Hall 및 C. Branciard, 벨 비국소성에 대한 측정 의존 비용: 인과 모델 대 역인과 모델, Physical Review 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 및 F. Sciarrino, 인과 네트워크 및 벨의 정리, PRX Quantum 2, 040323(2021)에서 선택의 자유.
https : / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu 및 D. Rohrlich, 공리로서의 양자 비국소성, 물리학 기초 24, 379(1994).
https : / /doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hänggi, V. Scarani, S. Wolf, The non-locality of n noise popescu–rohrlich boxes, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 43, 465305 (2010).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/46/465305
[39] ND Mermin, 거시적으로 구별되는 상태의 중첩에서 극단적 인 양자 얽힘, Phys. Lett. 65, 1838 (1990).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, S. Wehner, Bell 비국소성, Review of Modern Physics 86, 419–478 (2014).
https : / /doi.org/10.1103/ RevModPhys.86.419
[41] MJW 홀, 양자 상관관계에 대한 비결정론 및 신호의 보완적 기여, Phys. A 82, 062117(2010b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner, 일반화된 절구-혼-시모니-홀트 불평등에 대한 Tsirelson 범위, Phys. A 73, 022110(2006).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky, N. Rosen, 물리적 현실에 대한 양자 역학적 설명이 완전한 것으로 간주될 수 있습니까?, Physical review 47, 777(1935).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRev.47.777
[44] JI De Vicente, 자원 이론 및 비국소성 측정으로서의 비국소성, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424017 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424017
[45] SGA Brito, B. Amaral 및 R. Chaves, 추적 거리로 벨 비국소성 정량화, Phys. A 97, 022111(2018).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal 및 RW Spekkens, 정량화 벨: 공통 원인 상자의 비고전성 자원 이론, Quantum 4, 280(2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[47] JB Brask 및 R. Chaves, 커뮤니케이션이 포함된 Bell 시나리오, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50, 094001 (2017).
https : / /doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aa5840
[48] I. Šupić, R. Augusiak, A. Salavrakos 및 A. Acín, 연결된 Bell 불평등에 기반한 자체 테스트 프로토콜, New Journal of Physics 18, 035013 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/035013
인용
[1] Thaís M. Acácio 및 Cristhiano Duarte, "얽힘 자기 촉매에 대한 신경망 예측 분석", arXiv : 2112.14565.
위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2022-08-26 10:13:55). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.
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