1Viện Vật lý Quốc tế, Đại học Liên bang Rio Grande do Norte, 59078-970, Natal, Brazil
2Departamento de Computação, Đại học Liên bang Nông thôn Pernambuco, 52171-900, Recife, Pernambuco, Brazil
3Trường Vật lý và Thiên văn, Đại học Leeds, Leeds LS2 9JT, Vương quốc Anh
4Trường Khoa học và Công nghệ, Đại học Liên bang Rio Grande do Norte, Natal, Brazil
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Bài toán đo lượng tử khét tiếng gây khó khăn cho việc dung hòa hai định đề lượng tử: sự tiến hóa đơn nhất của các hệ lượng tử khép kín và sự suy giảm hàm sóng sau một phép đo. Vấn đề này đặc biệt được nhấn mạnh trong thí nghiệm tưởng tượng của người bạn Wigner, trong đó sự không phù hợp giữa sự tiến hóa đơn nhất và sự sụp đổ của phép đo dẫn đến các mô tả lượng tử xung đột đối với những người quan sát khác nhau. Một định lý không đi gần đây đã chứng minh rằng số liệu thống kê (lượng tử) phát sinh từ kịch bản bạn bè của Wigner mở rộng là không tương thích khi người ta cố gắng kết hợp ba giả định vô thưởng vô phạt, cụ thể là thuyết không siêu xác định, tính độc lập tham số và tính tuyệt đối của các sự kiện được quan sát. Dựa trên kịch bản mở rộng này, chúng tôi giới thiệu hai thước đo mới về tính không tuyệt đối của các sự kiện. Cách thứ nhất dựa trên phân tách EPR2, và cách thứ hai liên quan đến việc nới lỏng giả thuyết về tính tuyệt đối được giả định trong định lý không đi nói trên. Để chứng minh rằng các mối tương quan lượng tử có thể không tuyệt đối ở mức tối đa theo cả hai bộ định lượng, chúng tôi chứng minh rằng các bất đẳng thức Bell xâu chuỗi (và sự nới lỏng của chúng) cũng là những ràng buộc hợp lệ cho thí nghiệm của Wigner.
Tóm tắt phổ biến
Để minh họa vấn đề, nhà vật lý người Mỹ gốc Hungary Eugene Wigner đã đề xuất vào năm 1961 một thí nghiệm tưởng tượng, ngày nay được gọi là thí nghiệm bạn của Wigner. Charlie, một nhà quan sát bị cô lập trong phòng thí nghiệm của mình, thực hiện một phép đo trên một hệ lượng tử ở trạng thái chồng chất của hai trạng thái. Anh ta ngẫu nhiên nhận được một trong hai kết quả đo có thể xảy ra. Ngược lại, Alice đóng vai trò như một siêu quan sát viên và mô tả người bạn Charlie của cô, phòng thí nghiệm và hệ thống được đo như một hệ thống lượng tử tổng hợp lớn. Vì vậy, từ góc nhìn của Alice, người bạn Charlie của cô tồn tại trong một trạng thái chồng chất mạch lạc, vướng vào kết quả đo lường của anh ta. Nghĩa là, theo quan điểm của Alice, trạng thái lượng tử không liên kết một giá trị được xác định rõ ràng với kết quả đo của Charlie. Do đó, hai mô tả này, của Alice hoặc của bạn cô Charlie, dẫn đến những kết quả khác nhau, mà về nguyên tắc có thể được so sánh bằng thực nghiệm. Nó có vẻ hơi lạ, nhưng vấn đề nằm ở đây: cơ học lượng tử không cho chúng ta biết đâu là ranh giới giữa thế giới cổ điển và thế giới lượng tử. Về nguyên tắc, phương trình Schrödinger áp dụng cho các nguyên tử và electron cũng như cho các vật thể vĩ mô như mèo và bạn bè con người. Không có gì trong lý thuyết cho chúng ta biết điều gì sẽ được phân tích thông qua sự phát triển đơn nhất hoặc hình thức của các toán tử đo lường.
Nếu bây giờ chúng ta tưởng tượng hai siêu quan sát viên, được mô tả bởi Alice và Bob, mỗi người trong số họ đang đo lường phòng thí nghiệm của riêng họ có những người bạn tương ứng của họ, Charlie và Debbie và các hệ thống mà họ đo lường, thì số liệu thống kê mà Alice và Bob thu được sẽ là thống kê cổ điển, nghĩa là không nên có thể vi phạm bất kỳ bất đẳng thức Bell nào. Rốt cuộc, theo định đề đo lường, tất cả tính phi cổ điển của hệ đáng lẽ phải bị dập tắt khi Charlie và Debbie thực hiện các phép đo của họ. Về mặt toán học, chúng ta có thể mô tả tình huống này bằng một tập hợp các giả thuyết. Giả thuyết đầu tiên là tính tuyệt đối của các sự kiện (AoE). Như trong thí nghiệm Bell, cái chúng ta có quyền truy cập thử nghiệm là phân bố xác suất p(a,b|x,y), kết quả đo của Alice và Bob, cho rằng họ đã đo được một giá trị quan sát nhất định. Nhưng nếu các phép đo do người quan sát thực hiện thực sự là những sự kiện tuyệt đối, thì xác suất quan sát được này sẽ đến từ một xác suất chung trong đó các kết quả đo của Charlie và Debbie cũng có thể được xác định. Khi kết hợp với các giả định về tính độc lập của phép đo và không có tín hiệu, AoE dẫn đến các ràng buộc có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm, các bất đẳng thức Bell bị vi phạm bởi các tương quan lượng tử, do đó chứng minh tính không tương thích của lý thuyết lượng tử với sự kết hợp của các giả định đó.
Trong bài báo này, chúng tôi chỉ ra rằng chúng tôi có thể nới lỏng giả định AoE và vẫn thu được các vi phạm lượng tử của các bất đẳng thức Bell tương ứng. Bằng cách xem xét hai cách cư xử khác nhau và bổ sung để định lượng độ giãn của AoE, chúng tôi định lượng mức độ mà các dự đoán từ một người quan sát và một người quan sát siêu cấp nên không đồng ý với nhau để tái tạo các dự đoán lượng tử cho một thí nghiệm như vậy. Trên thực tế, như chúng tôi chứng minh, để tái tạo các mối tương quan có thể được cho phép bởi cơ học lượng tử, độ lệch này phải là cực đại, tương ứng với trường hợp kết quả đo của Alice và Charlie hoặc Bob và Debbie hoàn toàn không tương quan. Nói cách khác, lý thuyết lượng tử cho phép tối đa hóa các sự kiện không tuyệt đối.
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] EP Wigner, Vấn đề đo lường, Tạp chí Vật lý Hoa Kỳ 31, 6 (1963).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1969254
[2] M. Schlosshauer, Decoherence, vấn đề đo lường, và cách giải thích của cơ học lượng tử, Nhận xét về vật lý hiện đại 76, 1267 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.76.1267
[3] MF Pusey, Một người bạn không kiên định, Vật lý tự nhiên 14, 977–978 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0293-7
[4] EP Wigner, Nhận xét về câu hỏi cơ thể-tâm trí, trong Những phản ánh và tổng hợp triết học (Springer, 1995) trang 247–260.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-78374-6_20
[5] H. Everett, Công thức “trạng thái tương đối” của cơ học lượng tử, Giải thích nhiều thế giới về cơ học lượng tử, 141 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9781400868056-003
[6] D. Bohm và J. Bub, Một giải pháp được đề xuất cho vấn đề đo lường trong cơ học lượng tử bằng lý thuyết biến ẩn, Nhận xét Vật lý hiện đại 38, 453 (1966).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.38.453
[7] S. Hossenfelder và T. Palmer, Suy nghĩ lại về thuyết siêu xác định, Biên giới trong Vật lý 8, 139 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.00139
[8] G. Hooft, Định đề tự do trong cơ học lượng tử, arXiv preprint quant-ph / 0701097 (2007).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.quant-ph / 0701097
arXiv: quant-ph / 0701097
[9] H. Price, Mô hình đồ chơi cho hiện tượng hồi tố, Nghiên cứu Lịch sử và Triết học Khoa học Phần B: Nghiên cứu Lịch sử và Triết học Vật lý Hiện đại 39, 752 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2008.05.006
[10] HP Stapp, Sự giải thích copenhagen, tạp chí vật lý của Mỹ số 40, 1098 (1972).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1986768
[11] C. Rovelli, Cơ học lượng tử quan hệ, Tạp chí Quốc tế Vật lý Lý thuyết 35, 1637 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02302261
[12] CM Caves, CA Fuchs và R. Schack, Xác suất lượng tử dưới dạng xác suất bayes, Đánh giá vật lý A 65, 022305 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.022305
[13] A. Bassi và G. Ghirardi, Các mô hình giảm động lực học, Báo cáo Vật lý 379, 257 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(03)00103-0
[14] GC Ghirardi, A. Rimini, và T. Weber, Động lực học hợp nhất cho các hệ vi mô và vĩ mô, Tổng quan vật lý D 34, 470 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.470
[15] R. Penrose, Về vai trò của lực hấp dẫn trong sự giảm trạng thái lượng tử, Thuyết tương đối rộng và lực hấp dẫn 28, 581 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02105068
[16] C. Brukner, Về vấn đề đo lượng tử (2015), arXiv: 1507.05255 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1507.05255
arXiv: 1507.05255
[17] Č. Brukner, Một định lý không xảy ra đối với các sự kiện không phụ thuộc vào người quan sát, Entropy 20, 350 (2018).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e20050350
[18] EG Cavalcanti và HM Wiseman, Hàm ý của vi phạm thân thiện với địa phương đối với quan hệ nhân quả lượng tử, Entropy 23, 10.3390 / e23080925 (2021).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e23080925
[19] D. Frauchiger và R. Renner, Lý thuyết lượng tử không thể mô tả nhất quán việc sử dụng của chính nó, Truyền thông tự nhiên 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8
[20] PA Guérin, V. Baumann, F. Del Santo, và Č. Brukner, Một định lý không thể đi cho thực tế dai dẳng trong nhận thức của những người bạn của Wigner, Vật lý Truyền thông 4, 1 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00589-1
[21] R. Healey, Lý thuyết lượng tử và các giới hạn của tính khách quan, Cơ sở Vật lý 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 và A. Fedrizzi, Thử nghiệm thực nghiệm về tính độc lập của người quan sát địa phương, Khoa học tiến bộ 5, eaaw9832 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aaw9832
[23] M. Żukowski và M. Markiewicz, Vật lý và siêu hình học của những người bạn của Wigner: Ngay cả những phép đo lường trước được thực hiện cũng không có kết quả, Thư đánh giá vật lý 126, 130402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.130402
[24] EG Cavalcanti, Quang cảnh từ bong bóng Wigner, Cơ sở Vật lý 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 và HM Wiseman, Một định lý không thể đi mạnh mẽ về nghịch lý bạn của Wigner, Vật lý Tự nhiên 16, 1199 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0990-x
[26] Z.-P. Xu, J. Steinberg, HC Nguyen, và O. Gühne, Định lý không đi dựa trên thông tin không đầy đủ của Wigner về bạn của ông (2021), arXiv: 2111.15010 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2111.15010
arXiv: 2111.15010
[27] Nuriya Nurgalieva và Lídia del Rio, Sự không phù hợp của Phương thức Logic trong Cài đặt Lượng tử (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 và Caslav Brukner, Các quy tắc xác suất tổng quát từ công thức vượt thời gian của các kịch bản bạn bè của Wigner, Quantum 5, 594 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-08-16-524
[29] JS Bell, Về nghịch lý einstein podolsky rosen, Vật lý lý thuyết Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / Vật lýPhương phápFizika.1.195
[30] AC Elitzur, S. Popescu và D. Rohrlich, Bất định vị lượng tử cho mỗi cặp trong một tập hợp, Các Chữ cái Vật lý A 162, 25 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I
[31] SL Braunstein và CM Caves, Rút ra những bất bình đẳng về chuông tốt hơn, Biên niên sử Vật lý 202, 22 (1990).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(90)90339-P
A. Tốt, Các biến ẩn, xác suất chung, và các bất đẳng thức về chuông, Các Thư Ôn tập Vật lý 48, 291 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291
[33] MJ Hall, Mô hình xác định cục bộ của các tương quan trạng thái đơn dựa trên tính độc lập của phép đo giãn, Các thư đánh giá vật lý 105, 250404 (2010a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.250404
[34] R. Chaves, R. Kueng, JB Brask và D. Gross, Khuôn khổ thống nhất để nới lỏng các giả định nhân quả trong định lý Bell, Phys. Linh mục Lett. 114, 140403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.140403
[35] MJ Hall và C. Branciard, Chi phí phụ thuộc vào phép đo đối với tính không định vị của chuông: Mô hình nguyên nhân so với hậu quả, Tạp chí Vật lý 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 và F. Sciarrino, Mạng lưới nhân quả và quyền tự do lựa chọn trong định lý Bell, PRX Quantum 2, 040323 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040323
[37] S. Popescu và D. Rohrlich, Bất định vị lượng tử như một tiên đề, Cơ sở Vật lý 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[38] M. Fitzi, E. Hänggi, V. Scarani và S. Wolf, Tính không định vị của n hộp popescu – rohrlich ồn ào, Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 43, 465305 (2010).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/46/465305
[39] ND Mermin, Rối lượng tử cực độ trong sự chồng chất của các trạng thái khác biệt vĩ mô, Phys. Rev. Lett. 65, 1838 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, và S. Wehner, Bell nonlocality, Nhận xét Vật lý Hiện đại 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[41] MJW Hall, Những đóng góp bổ sung của thuyết không xác định và tín hiệu cho các mối tương quan lượng tử, Phys. Rev. A 82, 062117 (2010b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.82.062117
[42] S. Wehner, Tsirelson giới hạn cho các bất đẳng thức clauser-horne-shimony-holt tổng quát, Phys. Rev. A 73, 022110 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022110
[43] A. Einstein, B. Podolsky, và N. Rosen, Mô tả cơ lượng tử về thực tại vật lý có thể được coi là hoàn chỉnh không ?, Tổng quan vật lý số 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev47.777
[44] JI De Vicente, Về tính bất định vị như một lý thuyết tài nguyên và các biện pháp phi định vị, Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 47, 424017 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424017
[45] SGA Brito, B. Amaral và R. Chaves, Định lượng tính bất định vị của chuông với khoảng cách theo dõi, Phys. Phiên bản A 97, 022111 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022111
[46] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal và RW Spekkens, Chuông định lượng: Lý thuyết tài nguyên về tính không phân loại của hộp nguyên nhân chung, Lượng tử 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[47] JB Brask và R. Chaves, Kịch bản Bell với giao tiếp, Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 50, 094001 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aa5840
[48] I. Šupić, R. Augusiak, A. Salavrakos và A. Acín, Các giao thức tự kiểm tra dựa trên các bất đẳng thức Bell được xâu chuỗi, Tạp chí Vật lý Mới 18, 035013 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/035013
Trích dẫn
[1] Thaís M. Acácio và Cristhiano Duarte, “Phân tích dự đoán mạng lưới thần kinh về khả năng tự xúc tác vướng víu”, arXiv: 2112.14565.
Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2022 / 08-26 10:13:55). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.
On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2022 / 08-26 10:13:53).
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.
