1สถาบันฟิสิกส์นานาชาติ Federal University of Rio Grande do Norte, 59078-970, Natal, Brazil
2Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 52171-900, เรซีฟี, เปร์นัมบูกู, บราซิล
3School of Physics and Astronomy, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, สหราชอาณาจักร
4School of Science and Technology, Federal University of Rio Grande do Norte, นาตาล, บราซิล
พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.
นามธรรม
ปัญหาการวัดควอนตัมที่ฉาวโฉ่นำมาซึ่งความยากในการกระทบยอดสองสมมติฐานของควอนตัม: วิวัฒนาการแบบรวมของระบบควอนตัมแบบปิดและการยุบตัวของฟังก์ชันคลื่นหลังการวัด ปัญหานี้ถูกเน้นเป็นพิเศษในการทดลองทางความคิดของเพื่อนวิกเนอร์ ซึ่งความไม่ลงตัวระหว่างวิวัฒนาการแบบรวมและการล่มสลายของการวัดนำไปสู่คำอธิบายควอนตัมที่ขัดแย้งกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่แตกต่างกัน ทฤษฎีบทที่ไม่ไปเมื่อเร็ว ๆ นี้ระบุว่าสถิติ (ควอนตัม) ที่เกิดขึ้นจากสถานการณ์จำลองเพื่อนของวิกเนอร์ที่ขยายออกไปนั้นเข้ากันไม่ได้เมื่อมีคนพยายามถือสมมติฐานที่ไม่อันตรายสามประการไว้ด้วยกัน ได้แก่ การไม่กำหนดสิ่งเหนือสิ่งอื่นใด ความเป็นอิสระของพารามิเตอร์ และความสัมบูรณ์ของเหตุการณ์ที่สังเกตได้ จากสถานการณ์ที่ขยายออกไปนี้ เราแนะนำมาตรการใหม่สองประการเกี่ยวกับความไม่แน่นอนของเหตุการณ์ ข้อแรกขึ้นอยู่กับการสลายตัวของ EPR2 และข้อที่สองเกี่ยวข้องกับการผ่อนปรนของสมมติฐานความสัมบูรณ์ที่สันนิษฐานไว้ในทฤษฎีบท no-go ที่กล่าวถึงข้างต้น เพื่อพิสูจน์ว่าความสัมพันธ์เชิงควอนตัมสามารถเป็นแบบไม่มีสัมบูรณ์ได้สูงสุดตามปริมาณทั้งสอง เราแสดงให้เห็นว่าอสมการเบลล์ที่ถูกล่ามโซ่ (และการผ่อนคลายของมัน) ยังเป็นข้อจำกัดที่ถูกต้องสำหรับการทดลองของวิกเนอร์
สรุปยอดนิยม
เพื่อแสดงให้เห็นปัญหา ยูจีน วิกเนอร์ นักฟิสิกส์ชาวฮังการี-อเมริกันเสนอการทดลองในจินตนาการในปี 1961 ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าการทดลองเพื่อนของวิกเนอร์ ชาร์ลี ผู้สังเกตการณ์โดดเดี่ยวในห้องทดลองของเขา ทำการวัดในระบบควอนตัมโดยซ้อนทับกันของสองสถานะ เขาสุ่มรับผลการวัดที่เป็นไปได้หนึ่งในสองรายการ ในทางตรงกันข้าม อลิซทำหน้าที่เป็นผู้สังเกตการณ์ขั้นสูง และอธิบายถึงชาร์ลี เพื่อนของเธอ ห้องทดลองและระบบที่กำลังวัดว่าเป็นระบบควอนตัมคอมโพสิตขนาดใหญ่ ดังนั้น จากมุมมองของอลิซ ชาร์ลีเพื่อนของเธอจึงอยู่ในตำแหน่งที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งพัวพันกับผลการวัดของเขา นั่นคือจากมุมมองของอลิซ สถานะควอนตัมไม่ได้เชื่อมโยงค่าที่กำหนดไว้อย่างดีกับผลลัพธ์ของการวัดของชาร์ลี ดังนั้นคำอธิบายทั้งสองนี้ของอลิซหรือของชาร์ลีเพื่อนของเธอจึงนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งโดยหลักการแล้วสามารถเปรียบเทียบได้ในการทดลอง อาจดูแปลกเล็กน้อย แต่ปัญหาอยู่ที่กลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้บอกเราว่าควรวาดเส้นแบ่งระหว่างโลกคลาสสิกกับโลกควอนตัมตรงไหน โดยหลักการแล้ว สมการชโรดิงเงอร์นำไปใช้กับอะตอมและอิเล็กตรอน ตลอดจนวัตถุขนาดมหึมา เช่น แมวและเพื่อนมนุษย์ ไม่มีสิ่งใดในทฤษฎีที่บอกเราว่าควรวิเคราะห์อะไรผ่านวิวัฒนาการแบบรวมหรือแบบแผนของตัวดำเนินการวัด
หากตอนนี้เราจินตนาการถึงผู้สังเกตการณ์ระดับสูงสองคน ซึ่งอธิบายโดยอลิซและบ็อบ แต่ละคนตรวจวัดห้องปฏิบัติการของตนเองซึ่งมีเพื่อนของตน ชาร์ลีและเด็บบี และระบบที่พวกเขาตรวจวัด สถิติที่อลิซและบ็อบได้รับควรเป็นแบบคลาสสิก นั่นคือไม่ควร สามารถละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ได้ ท้ายที่สุดแล้ว ตามหลักการในการวัด ความไม่เป็นคลาสสิกทั้งหมดของระบบควรจะดับลงเมื่อชาร์ลีและเด็บบี้ทำการวัด ในทางคณิตศาสตร์ เราสามารถอธิบายสถานการณ์นี้ได้ด้วยชุดของสมมติฐาน สมมติฐานแรกคือความแน่นอนของเหตุการณ์ (AoE) เช่นเดียวกับในการทดลอง Bell สิ่งที่เราสามารถเข้าถึงการทดลองได้คือการแจกแจงความน่าจะเป็น p(a,b|x,y) ซึ่งเป็นผลการวัดของ Alice และ Bob เนื่องจากพวกเขาวัดค่าที่สังเกตได้บางอย่าง แต่ถ้าการวัดโดยผู้สังเกตเป็นเหตุการณ์สัมบูรณ์จริง ๆ ความน่าจะเป็นที่สังเกตได้นี้ควรมาจากความน่าจะเป็นร่วมที่สามารถกำหนดผลการวัดของชาร์ลีและเด็บบีได้ด้วย เมื่อรวมกับสมมติฐานของความเป็นอิสระในการวัดและการไม่มีสัญญาณ AoE จะนำไปสู่ข้อจำกัดที่ทดสอบได้ในการทดลอง ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ที่ถูกละเมิดโดยความสัมพันธ์ทางควอนตัม ดังนั้นจึงเป็นการพิสูจน์ความไม่ลงรอยกันของทฤษฎีควอนตัมร่วมกับสมมติฐานดังกล่าว
ในบทความนี้ เราแสดงให้เห็นว่าเราสามารถผ่อนคลายสมมติฐาน AoE และยังคงได้รับการละเมิดควอนตัมของความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ที่สอดคล้องกัน เมื่อพิจารณาถึงลักษณะที่แตกต่างกันและเสริมกันสองวิธีในการหาปริมาณการผ่อนคลายของ AoE เราจะหาปริมาณการคาดการณ์จากผู้สังเกตการณ์และผู้สังเกตการณ์ระดับสูงที่ไม่เห็นด้วยเพื่อทำซ้ำการคาดการณ์ควอนตัมสำหรับการทดลองดังกล่าว ตามที่เราพิสูจน์ เพื่อสร้างความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ที่กลศาสตร์ควอนตัมอนุญาต ค่าเบี่ยงเบนนี้จะต้องมีค่าสูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับกรณีที่ผลการวัดของอลิซกับชาร์ลีหรือบ็อบและเด็บบี้ไม่มีความสัมพันธ์กันโดยสิ้นเชิง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทฤษฎีควอนตัมอนุญาตให้เกิดเหตุการณ์ที่ไม่แน่นอนได้สูงสุด
► ข้อมูล BibTeX
► ข้อมูลอ้างอิง
[1] EP Wigner ปัญหาการวัด American Journal of Physics 31, 6 (1963)
https://doi.org/10.1119/1.1969254
[2] M. Schlosshauer, ความเชื่อมโยงกัน, ปัญหาการวัดและการตีความกลศาสตร์ควอนตัม, บทวิจารณ์ฟิสิกส์สมัยใหม่ 76, 1267 (2005)
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.1267
[3] MF Pusey เพื่อนที่ไม่ลงรอยกัน Nature Physics 14, 977–978 (2018)
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0293-7
[4] EP Wigner ข้อสังเกตเกี่ยวกับคำถามเกี่ยวกับร่างกายและจิตใจ ในการสะท้อนและสังเคราะห์เชิงปรัชญา (Springer, 1995) หน้า 247–260
https://doi.org/10.1007/978-3-642-78374-6_20
[5] เอช. เอเวอเร็ตต์, “สภาวะสัมพัทธ์” สูตรของกลศาสตร์ควอนตัม, The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, 141 (2015).
https://doi.org/10.1515/9781400868056-003
[6] D. Bohm และ J. Bub วิธีแก้ปัญหาการวัดในกลศาสตร์ควอนตัมโดยทฤษฎีตัวแปรที่ซ่อนอยู่ บทวิจารณ์ฟิสิกส์สมัยใหม่ 38, 453 (1966)
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.38.453
[7] S. Hossenfelder และ T. Palmer, การคิดใหม่เกี่ยวกับการกำหนดระดับสูงสุด, พรมแดนในฟิสิกส์ 8, 139 (2020)
https://doi.org/10.3389/fphy.2020.00139
[8] G. Hooft, เจตจำนงเสรีในกลศาสตร์ควอนตัม, arXiv preprint quant-ph/0701097 (2007)
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0701097
arXiv:ปริมาณ-ph/0701097
[9] H. Price โมเดลของเล่นสำหรับเหตุหวนกลับ การศึกษาประวัติศาสตร์และปรัชญาวิทยาศาสตร์ ส่วน B: การศึกษาประวัติศาสตร์และปรัชญาของฟิสิกส์ยุคใหม่ 39, 752 (2008)
https://doi.org/10.1016/j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp, การตีความโคเปนเฮเกน, วารสารฟิสิกส์อเมริกัน 40, 1098 (1972)
https://doi.org/10.1119/1.1986768
[11] C. Rovelli, กลศาสตร์ควอนตัมเชิงสัมพันธ์, วารสารนานาชาติฟิสิกส์เชิงทฤษฎี 35, 1637 (1996)
https://doi.org/10.1007/BF02302261
[12] CM Caves, CA Fuchs และ R. Schack ความน่าจะเป็นควอนตัมเป็นความน่าจะเป็นแบบเบย์ การทบทวนทางกายภาพ A 65, 022305 (2002)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi และ G. Ghirardi, แบบจำลองการลดลงแบบไดนามิก, รายงานฟิสิกส์ 379, 257 (2003)
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(03)00103-0
[14] GC Ghirardi, A. Rimini และ T. Weber, Unified dynamics for microscopic and macroscopic systems, Physical review D 34, 470 (1986)
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose, เกี่ยวกับบทบาทของแรงโน้มถ่วงในการลดสถานะควอนตัม, ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและความโน้มถ่วง 28, 581 (1996)
https://doi.org/10.1007/BF02105068
[16] C. Brukner ในปัญหาการวัดควอนตัม (2015), arXiv:1507.05255 [quant-ph]
https://doi.org/10.48550/arXiv.1507.05255
arXiv: 1507.05255
[17] ค. Brukner, ทฤษฎีบทที่ไม่ไปสำหรับข้อเท็จจริงที่ไม่ขึ้นกับผู้สังเกตการณ์, เอนโทรปี 20, 350 (2018)
https://doi.org/10.3390/e20050350
[18] เช่น Cavalcanti และ HM Wiseman ผลกระทบของการละเมิดความเป็นมิตรในท้องถิ่นสำหรับสาเหตุควอนตัม เอนโทรปี 23, 10.3390/e23080925 (2021)
https://doi.org/10.3390/e23080925
[19] D. Frauchiger และ R. Renner, ทฤษฎีควอนตัมไม่สามารถอธิบายการใช้ตัวเองได้อย่างสม่ำเสมอ, Nature Communications 9, 1 (2018)
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8
[20] PA Guérin, V. Baumann, F. Del Santo และ Č Brukner, ทฤษฎีบทที่ไม่ไปสำหรับความเป็นจริงถาวรของการรับรู้ของเพื่อนของ Wigner, ฟิสิกส์การสื่อสาร 4, 1 (2021)
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00589-1
[21] R. Healey, ทฤษฎีควอนตัมและขีดจำกัดของความเที่ยงธรรม, Foundations of Physics 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 และ A. Fedrizzi, การทดสอบเชิงทดลองเกี่ยวกับความเป็นอิสระของผู้สังเกตการณ์ในท้องถิ่น, ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ 5, eaaw9832 (2019)
https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw9832
[23] M. Żukowski และ M. Markiewicz, Physics and metaphysics of Wigner's friends: แม้แต่การวัดล่วงหน้าที่ดำเนินการไปก็ไม่มีผลลัพธ์, Physical Review Letters 126, 130402 (2021)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.130402
[24] เช่น Cavalcanti มุมมองจากฟองสบู่ Wigner รากฐานของฟิสิกส์ 51, 1 (2021)
https://doi.org/10.1007/s10701-021-00417-0
[25] เค.-ดับบลิว. บง, A. Utreras-Alarcón, F. Ghafari, Y.-C. Liang, N. Tischler, EG Cavalcanti, GJ Pryde และ HM Wiseman ทฤษฎีบทที่ไม่ไปต่อในความขัดแย้งเพื่อนของ Wigner, Nature Physics 16, 1199 (2020)
https://doi.org/10.1038/s41567-020-0990-x
[26] ซ.-พี. Xu, J. Steinberg, HC Nguyen และ O. Gühne ทฤษฎีบทไม่ไปขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ไม่สมบูรณ์ของ Wigner เกี่ยวกับเพื่อนของเขา (2021), arXiv:2111.15010 [quant-ph]
https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.15010
arXiv: 2111.15010
[27] Nuriya Nurgalieva และ Lídia del Rio ความไม่เพียงพอของ Modal Logic ในการตั้งค่าควอนตัม (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 และ Caslav Brukner กฎความน่าจะเป็นแบบทั่วไปจากการกำหนดสถานการณ์เพื่อนของ Wigner ที่ไร้กาลเวลา Quantum 5, 594 (2021)
https://doi.org/10.22331/q-2021-08-16-524
[29] เจ. เอส. เบลล์, On the einstein podolsky rosen paradox, Physics Physique Fizika 1, 195 (1964)
https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[30] AC Elitzur, S. Popescu และ D. Rohrlich, Quantum nonlocality สำหรับแต่ละคู่ในชุด, Physics Letters A 162, 25 (1992)
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I
[31] ถ้ำ SL Braunstein และ CM, Wringing out better bell inequalities, Annals of Physics 202, 22 (1990)
https://doi.org/10.1016/0003-4916(90)90339-P
A. Fine, ตัวแปรที่ซ่อนอยู่, ความน่าจะเป็นร่วม และอสมการระฆัง, Physical Review Letters 48, 291 (1982)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.48.291
[33] MJ Hall, แบบจำลองที่กำหนดขึ้นในท้องถิ่นของสหสัมพันธ์ของ singlet state ตามความเป็นอิสระของการวัดที่ผ่อนคลาย, จดหมายตรวจสอบทางกายภาพ 105, 250404 (2010a)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves, R. Kueng, JB Brask และ D. Gross ซึ่งเป็นกรอบการทำงานที่รวมเป็นหนึ่งสำหรับการผ่อนคลายสมมติฐานเชิงสาเหตุในทฤษฎีบทของระฆัง, Phys. รายได้ Lett 114, 140403 (2015).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.140403
[35] MJ Hall และ C. Branciard, ต้นทุนการพึ่งพาการวัดสำหรับความไม่แน่นอนของระฆัง: แบบจำลองเชิงสาเหตุเทียบกับแบบจำลองเหตุย้อนหลัง, การทบทวนทางกายภาพ 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 และ F. Sciarrino เครือข่ายเชิงสาเหตุ และ เสรีภาพในการเลือกในทฤษฎีบทของระฆัง PRX Quantum 2, 040323 (2021)
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu และ D. Rohrlich, Quantum nonlocality as axiom, Foundations of Physics 24, 379 (1994)
https://doi.org/10.1007/BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hänggi, V. Scarani และ S. Wolf, The non-locality of n noisy popescu–rohrlich box, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 43, 465305 (2010)
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/46/465305
[39] ND Mermin การพัวพันควอนตัมที่รุนแรงในตำแหน่งทับซ้อนของสถานะที่แตกต่างกันในระดับมหภาค สรีรวิทยา รายได้เลตต์ 65, 1838 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani และ S. Wehner, Bell nonlocality, บทวิจารณ์ฟิสิกส์สมัยใหม่ 86, 419–478 (2014)
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[41] MJW Hall, การมีส่วนร่วมของความไม่แน่นอนและการส่งสัญญาณไปยังความสัมพันธ์ทางควอนตัม, Phys. รายได้ ก 82, 062117 (2010b)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner, Tsirelson ขอบเขตสำหรับอสมการอนุประโยคแบบทั่วไป - ฮอร์น - ชิโมนี - โฮลท์, Phys. ที่ ก.73, 022110 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky และ N. Rosen คำอธิบายเชิงควอนตัมเชิงกลของความเป็นจริงเชิงฟิสิกส์ถือว่าสมบูรณ์ได้หรือไม่ การทบทวนทางกายภาพ 47, 777 (1935)
https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777
[44] JI De Vicente, On nonlocality as a Resource Theory and Nonlocality Measures, 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 และ R. Chaves, การหาปริมาณของเบลล์ที่ไม่ใช่ของท้องถิ่นด้วยระยะการติดตาม, Phys. รายได้ ก 97, 022111 (2018)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal และ RW Spekkens, Quantifying Bell: The Resources Theory of nonclassicality of Common-Cause Box, Quantum 4, 280 (2020)
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[47] JB Brask และ R. Chaves, สถานการณ์ Bell กับการสื่อสาร, 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 และ A. Acín, โปรโตคอลการทดสอบตัวเองตามอสมการ Bell ที่ถูกล่ามโซ่, New Journal of Physics 18, 035013 (2016)
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/035013
อ้างโดย
[1] Thais M. Acácio และ Cristhiano Duarte, “Analysis of Neural Network Predictions for Entanglement Self-Catalysis”, arXiv: 2112.14565.
การอ้างอิงข้างต้นมาจาก are อบต./นาซ่าโฆษณา (ปรับปรุงล่าสุดสำเร็จ 2022-08-26 10:13:55 น.) รายการอาจไม่สมบูรณ์เนื่องจากผู้จัดพิมพ์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่เหมาะสมและครบถ้วน
On บริการอ้างอิงของ Crossref ไม่พบข้อมูลอ้างอิงงาน (ความพยายามครั้งสุดท้าย 2022-08-26 10:13:53)
บทความนี้เผยแพร่ใน Quantum ภายใต้ the ครีเอทีฟคอมมอนส์แบบแสดงที่มา 4.0 สากล (CC BY 4.0) ใบอนุญาต ลิขสิทธิ์ยังคงอยู่กับผู้ถือลิขสิทธิ์ดั้งเดิม เช่น ผู้เขียนหรือสถาบันของพวกเขา
