1Mednarodni inštitut za fiziko, Zvezna univerza Rio Grande do Norte, 59078-970, Natal, Brazilija
2Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, Recife, Pernambuco, Brazilija
3Šola za fiziko in astronomijo, Univerza v Leedsu, Leeds LS2 9JT, Združeno kraljestvo
4Šola za znanost in tehnologijo, Zvezna univerza Rio Grande do Norte, Natal, Brazilija
Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.
Minimalizem
Razvpiti problem kvantnega merjenja razkriva težave pri usklajevanju dveh kvantnih postulatov: enotnega razvoja zaprtih kvantnih sistemov in kolapsa valovne funkcije po meritvi. Ta problematika je posebej poudarjena v Wignerjevem prijateljskem miselnem eksperimentu, kjer neskladje med enotno evolucijo in propadom meritev vodi do nasprotujočih si kvantnih opisov za različne opazovalce. Nedavni teorem no-go je ugotovil, da je (kvantna) statistika, ki izhaja iz razširjenega scenarija Wignerjevega prijatelja, nezdružljiva, če poskušamo skupaj držati tri neškodljive predpostavke, in sicer ne-superdeterminizma, neodvisnosti parametrov in absolutnosti opazovanih dogodkov. Na podlagi tega razširjenega scenarija uvajamo dve novi meri neabsolutnosti dogodkov. Prvi temelji na razgradnji EPR2, drugi pa vključuje omilitev hipoteze o absolutnosti, predpostavljene v prej omenjenem izreku o neuspehu. Da bi dokazali, da so lahko kvantne korelacije maksimalno neabsolutne glede na oba kvantifikatorja, pokažemo, da so verižne Bellove neenakosti (in njihove sprostitve) prav tako veljavne omejitve za Wignerjev poskus.
Priljubljen povzetek
Da bi ponazoril problem, je madžarsko-ameriški fizik Eugene Wigner leta 1961 predlagal namišljen eksperiment, ki se zdaj imenuje eksperiment Wignerjevega prijatelja. Charlie, izolirani opazovalec v svojem laboratoriju, izvaja meritve na kvantnem sistemu v superpoziciji dveh stanj. Naključno dobi enega od dveh možnih rezultatov meritev. Nasprotno pa Alice deluje kot superopazovalka in opisuje svojega prijatelja Charlieja, laboratorij in sistem, ki se meri kot velik sestavljen kvantni sistem. Torej z Aliceine perspektive njen prijatelj Charlie obstaja v koherentni superpoziciji, prepleteni z rezultatom njegove meritve. To pomeni, da z Alicinega vidika kvantno stanje ne povezuje dobro definirane vrednosti z rezultatom Charliejeve meritve. Tako ta dva opisa, Alice ali njen prijatelj Charlie, vodita do različnih rezultatov, ki bi jih načeloma lahko eksperimentalno primerjali. Morda se zdi nekoliko nenavadno, a tukaj je težava: kvantna mehanika nam ne pove, kje potegniti mejo med klasičnim in kvantnim svetom. Schrödingerjeva enačba načeloma velja za atome in elektrone ter za makroskopske predmete, kot so mačke in človeški prijatelji. Nič v teoriji nam ne pove, kaj je treba analizirati z enotnimi evolucijami ali formalizmom merilnih operaterjev.
Če si zdaj predstavljamo dva superopazovalca, ki sta ju opisala Alice in Bob, pri čemer vsak meri svoj laboratorij, v katerem sta svoja prijatelja, Charlie in Debbie, ter sisteme, ki jih merita, bi morala biti statistika, ki sta jo pridobila Alice in Bob, klasična, to je, da ne bi smela lahko krši vsako Bellovo neenakost. Navsezadnje bi po merilnem postulatu morala izginiti vsa neklasičnost sistema, ko sta Charlie in Debbie opravila meritve. Matematično lahko to situacijo opišemo z nizom hipotez. Prva hipoteza je absolutnost dogodkov (AoE). Tako kot v Bellovem eksperimentu imamo eksperimentalni dostop do porazdelitve verjetnosti p(a,b|x,y), rezultatov meritev Alice in Boba, glede na to, da sta izmerila določeno opazovano. Toda če so meritve, ki jih opravijo opazovalci, res absolutni dogodki, potem bi morala ta opazljiva verjetnost izhajati iz skupne verjetnosti, v kateri je mogoče definirati tudi rezultate meritev Charlieja in Debbie. V kombinaciji s predpostavkami o neodvisnosti merjenja in brez signaliziranja vodi AoE do eksperimentalno preizkuljivih omejitev, Bellovih neenakosti, ki jih kršijo kvantne korelacije, kar dokazuje nezdružljivost kvantne teorije s konjunkcijo takšnih predpostavk.
V tem članku pokažemo, da lahko omilimo predpostavko AoE in še vedno dobimo kvantne kršitve ustreznih Bellovih neenakosti. Z upoštevanjem dveh različnih in komplementarnih načinov za kvantificiranje sprostitve AoE kvantificiramo, koliko naj se napovedi opazovalca in superopazovalca ne strinjajo, da bi lahko reproducirali kvantne napovedi za tak poskus. Pravzaprav, kot smo dokazali, mora biti za reprodukcijo možnih korelacij, ki jih dovoljuje kvantna mehanika, to odstopanje največje, kar ustreza primeru, ko so rezultati meritev Alice in Charlie ali Boba in Debbie popolnoma nekorelirani. Z drugimi besedami, kvantna teorija dopušča maksimalno neabsolutne dogodke.
► BibTeX podatki
► Reference
[1] EP Wigner, Problem merjenja, American Journal of Physics 31, 6 (1963).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1969254
[2] M. Schlosshauer, Dekoherenca, problem merjenja in interpretacije kvantne mehanike, Reviews of Modern physics 76, 1267 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.76.1267
[3] MF Pusey, Neskladen prijatelj, Nature Physics 14, 977–978 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0293-7
[4] EP Wigner, Opombe o vprašanju uma in telesa, v Philosophical reflections and syntheses (Springer, 1995) str. 247–260.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-78374-6_20
[5] H. Everett, »Relative state« formulacija kvantne mehanike, The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, 141 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9781400868056-003
[6] D. Bohm in J. Bub, Predlagana rešitev merilnega problema v kvantni mehaniki s teorijo skritih spremenljivk, Reviews of Modern Physics 38, 453 (1966).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.38.453
[7] S. Hossenfelder in T. Palmer, Rethinking superdeterminism, Frontiers in Physics 8, 139 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.00139
[8] G. Hooft, Postulat proste volje v kvantni mehaniki, prednatis arXiv quant-ph/0701097 (2007).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0701097
arXiv: kvant-ph / 0701097
[9] H. Price, Modeli igrač za retrokavzalnost, Študije zgodovine in filozofije znanosti Del B: Študije zgodovine in filozofije moderne fizike 39, 752 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp, The copenhagen interpretation, American journal of physics 40, 1098 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1986768
[11] C. Rovelli, Relacijska kvantna mehanika, International Journal of Theoretical Physics 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02302261
[12] CM Caves, CA Fuchs in R. Schack, Kvantne verjetnosti kot bayesove verjetnosti, Physical review A 65, 022305 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi in G. Ghirardi, Modeli dinamične redukcije, Physics Reports 379, 257 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(03)00103-0
[14] GC Ghirardi, A. Rimini in T. Weber, Enotna dinamika za mikroskopske in makroskopske sisteme, Physical review D 34, 470 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose, O vlogi gravitacije pri redukciji kvantnega stanja, Splošna relativnost in gravitacija 28, 581 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02105068
[16] C. Brukner, O problemu kvantnega merjenja (2015), arXiv:1507.05255 [quant-ph].
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1507.05255
arXiv: 1507.05255
[17] Č. Brukner, Izrek o prepovedi za dejstva, neodvisna od opazovalca, Entropija 20, 350 (2018).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e20050350
[18] EG Cavalcanti in HM Wiseman, Posledice kršitve lokalne prijaznosti za kvantno vzročnost, Entropija 23, 10.3390/e23080925 (2021).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e23080925
[19] D. Frauchiger in R. Renner, Kvantna teorija ne more dosledno opisati uporabe same sebe, Nature Communications 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8
[20] PA Guérin, V. Baumann, F. Del Santo in Č. Brukner, Teorem prepovedi za vztrajno resničnost Wignerjevega dojemanja prijateljev, Fizika komunikacij 4, 1 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00589-1
[21] R. Healey, Kvantna teorija in meje objektivnosti, Osnove fizike 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 in A. Fedrizzi, Eksperimentalni preizkus neodvisnosti lokalnih opazovalcev, Science advances 5, eaaw9832 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aaw9832
[23] M. Żukowski in M. Markiewicz, Fizika in metafizika Wignerjevih prijateljev: Tudi izvedene predmeritve nimajo rezultatov, Physical Review Letters 126, 130402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.130402
[24] EG Cavalcanti, Pogled iz Wignerjevega mehurčka, Osnove fizike 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 in HM Wiseman, Močan ne-go teorem o paradoksu Wignerjevega prijatelja, Nature Physics 16, 1199 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0990-x
[26] Z.-P. Xu, J. Steinberg, HC Nguyen in O. Gühne, No-go teorem, ki temelji na nepopolnih informacijah Wignerja o njegovem prijatelju (2021), arXiv:2111.15010 [quant-ph].
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.15010
arXiv: 2111.15010
[27] Nuriya Nurgalieva in Lídia del Rio, Neustreznost modalne logike v kvantnih nastavitvah (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 in Caslav Brukner, Splošna verjetnostna pravila iz brezčasne formulacije scenarijev Wignerjevega prijatelja, Quantum 5, 594 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-08-16-524
[29] JS Bell, O paradoksu Einstein Podolsky Rosen, Physics Physique Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[30] AC Elitzur, S. Popescu in D. Rohrlich, Kvantna nelokalnost za vsak par v ansamblu, Physics Letters A 162, 25 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I
[31] SL Braunstein in CM Caves, Iztiskanje boljših neenakosti zvoncev, Annals of Physics 202, 22 (1990).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(90)90339-P
A. Fine, Skrite spremenljivke, skupna verjetnost in zvonaste neenakosti, Physical Review Letters 48, 291 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291
[33] MJ Hall, Lokalni deterministični model korelacije posameznih stanj, ki temelji na sproščujoči neodvisnosti meritev, Physical review letters 105, 250404 (2010a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves, R. Kueng, JB Brask in D. Gross, Poenotenje okvira za sprostitev vzročnih predpostavk v Bellovem izreku, Phys. Rev. Lett. 114, 140403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.140403
[35] MJ Hall in C. Branciard, Stroški odvisnosti od meritev za nelokalnost zvona: vzročni v primerjavi z retrokavzalnimi modeli, 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 in F. Sciarrino, Causal networks and svoboda izbire v Bellovem izreku, PRX Quantum 2, 040323 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu in D. Rohrlich, Kvantna nelokalnost kot aksiom, Osnove fizike 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hänggi, V. Scarani in S. Wolf, Nelokalnost n hrupnih popescu–rohrlichovih škatel, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 43, 465305 (2010).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/46/465305
[39] ND Mermin, Ekstremna kvantna prepletenost v superpoziciji makroskopsko različnih stanj, Phys. Rev. Lett. 65, 1838 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani in S. Wehner, Bellova nelokalnost, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[41] MJW Hall, Dopolnilni prispevki indeterminizma in signalizacije k kvantnim korelacijam, Phys. Rev. A 82, 062117 (2010b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner, Tsirelsonove meje za posplošene klauser-horne-shimony-holtove neenakosti, Phys. Rev. A 73, 022110 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky in N. Rosen, Ali se lahko kvantno-mehanski opis fizične realnosti šteje za popoln?, Physical review 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777
[44] JI De Vicente, O nelokalnosti kot teoriji virov in merah nelokalnosti, 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 in R. Chaves, Kvantificiranje nelokalnosti zvona z razdaljo sledi, Phys. Rev. A 97, 022111 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal in RW Spekkens, Quantifying bell: The 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 in R. Chaves, Bellovi scenariji s komunikacijo, 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 in A. Acín, Protokoli samotestiranja na podlagi verižnih Bellovih neenakosti, New Journal of Physics 18, 035013 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/035013
Navedel
[1] Thaís M. Acácio in Cristhiano Duarte, »Analiza napovedi nevronske mreže za samokatalizo zapletenosti«, arXiv: 2112.14565.
Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2022-08-26 10:13:55). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.
On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2022-08-26 10:13:53).
Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.
