Неравенства Белла

Неравенства Белла

Теорема Белла, как её теперь называют, показывает, что как при наличии в квантово-механической теории скрытого параметра, влияющего на любую физическую характеристику квантовой частицы, так и при отсутствии такового, можно провести серийный эксперимент, статистические результаты которого подтвердят или опровергнут наличие скрытых параметров в квантово-механической теории. Условно говоря, в одном случае статистическое соотношение составит не более 2:3, а в другом — не менее 3:4.

Содержание

Локальный реализм и опыты Аспе

Неравенства Белла возникают при анализе эксперимента типа эксперимента Эйнштейна-Подольского-Розена из предположения, что вероятностный характер предсказаний квантовой механики объясняется наличием скрытых параметров, то есть неполнотой описания. Существование такого параметра означало бы справедливость концепции локального реализма. В этом случае ещё до измерения квантовый объект можно было бы охарактеризовать определенным значением некоторой физической величины, например, проекцией спина на фиксированную ось. Расчет вероятностей различных результатов измерения по законам квантовой механики приводит к нарушению неравенств Белла. Поэтому если абсолютно верить квантовой механике, предположение о «локальном реализме» нужно отвергнуть. Однако локальный реализм кажется столь естественным, что для проверки неравенств Белла были поставлены эксперименты. Выполнение этих неравенств было проверено различными группами ученых. Первый результат был опубликован Аленом Аспе с соавторами. Оказалось, что неравенства Белла нарушаются. Следовательно, неверным оказывается привычное представление о том, что динамические свойства квантовой частицы, наблюдаемые при измерении, реально существуют еще до измерения, а измерение лишь ликвидирует наше незнание того, какое именно свойство имеет место. В действительности[источник не указан 649 дней] это не так: свойства, обнаруженные при измерении, могут вообще не существовать до измерения.

Нарушение принципа локального реализма и свободы выбора в опытах Шайдла и др.

1 ноября 2010 г. в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences была опубликована статья Шайдла и др.[1], в которой рассказывается об экспериментах, проведённых в июне-июле 2008 г. на Канарских островах Ла-Пальма и Тенерифе, расстояние между которыми составляет 144 км. На Ла-Пальме генерировалась пара запутанных фотонов, один из которых затем передавался по свёрнутому в кольцо световоду длиной 6 км на детектор Alice, расположенный рядом с источником (задержка 29,6 мкс), а другой передавался по открытому воздуху на детектор Bob, расположенный на Тенерифе (задержка 479 мкс). Также была введена электронная задержка в детекторе Bob, так что в системе координат воображаемого наблюдателя, летящим параллельно одному из фотонов с Ла-Пальмы на Тенерифе, события детектирования происходили приблизительно одновременно. Таким образом, эспериментаторам удалось закрыть лазейки для локального реализма и свободы выбора во всех системах координат.

Было проведено четыре измерения по 600 с каждое, детектировано 19 917 фотонных пар, неравенство Белла было нарушено с уровнем достоверности, превышающим 16 среднеквадратических отклонений (2,37±0,02, тогда как предельное максимальное значение составляет 2,828).

Авторы полагают, что их эксперимент опровергает большой класс детерминистических теорий, оставляя только такие, которые практически невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть экспериментально, а именно, теории, позволяющее путешествовать во времени в прошлое и производить там действия, а также теории «суперреализма», согласно которым далёкое общее прошлое до возникновения запутанной пары заранее определяет как её поведение, так и все скрытые переменные, связанные с её детектированием.

Проведённые к настоящему моменту эксперименты

Исходные параметры a и b Измеренное значение параметра Белла Sexp, должно быть < 2,82 Кем проверялось
Выбираются в световом конусе прошлого относительно точки испускания * 2,28 ± 0,04 Эксперименты со статическими настройками, напр., Фридман и Клаузер[2]
Изменяются периодически ** 2,23 ± 0,05 Аспе и др.[3]
Выбираются случайно в световом конусе будущего относительно точки испускания *** 2,23 ± 0,09 Вайс и др.[4]
Пространственное удаление от источника 2,37 ± 0,02 Шайдл и др.[5]

Примечания

  1. Имеется пересказ на русский язык: Леонид Попов. «Физики проявили нелокальную природу реальности». Ссылку на оригинал см. ниже.
  2. Freedman S.J., Clauser J.F. (1972) Experimental test of local hidden-variable theories. Phys. Rev. Lett. 28:938-941.
  3. Aspect A, Dalibard J, Roger G (1982) Experimental test of Bell’s inequalities using time-varying analyzers. Phys. Rev. Lett. 49:1804-1807.
  4. Weihs G, et al. (1998) Violation of Bell’s inequality under strict Einstein locality conditions. Phys. Rev. Lett. 81:5039-5043.
  5. Scheidl et al., (2010) Violation of local realism with freedom of choice. PNAS November 16, 2010 vol. 107 no. 46:19708-19713

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "Неравенства Белла" в других словарях:

  • Неравенство Белла — Теорема Белла, как ее теперь называют, показывает, что как при наличии в квантово механической теории скрытого параметра, влияющего на любую физическую характеристику квантовой частицы, так и при отсутствии такового, можно провести серийный… …   Википедия

  • Белл, Джон Стюарт — Джон Стюарт Белл англ. John Stewart Bell …   Википедия

  • Квантовая запутанность —     Квантовая механика …   Википедия

  • Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот… …   Википедия

  • Парадокс Эйнштейна — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот… …   Википедия

  • Невозможное ожерелье — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект… …   Википедия

  • Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект… …   Википедия

  • Парадокс Эйнштейна—Подольского—Розена — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект… …   Википедия

  • ЭПР-парадокс — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект… …   Википедия

  • ЭПР парадокс — Парадокс Эйнштейна  Подольского  Розена (ЭПР парадокс)  попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»