ЭПР – парадоксом А.Эйнштейн с соавторами пробовали доказать, что квантовая механика неполна и не может конкретно обрисовать действительность в принципе. Из этого появилось предположение о скрытых параметрах, каковые окажут помощь возвратиться к привычному, локальному описанию объектов. Но конечный итог изучения данной неприятности был противоположным. Стало известно, что более верным есть как раз квантовомеханический подход, и итог для того чтобы подхода несовместим с предположением, что замечаемые особенности объекта существуют до наблюдения как объективная независимая внутренняя черта.
Первый настоящий ход к такому выводу сделал Белл в первой половине 60-ых годов двадцатого века, в то время, когда он, разбирая обстановку со скрытыми параметрами, сформулировал собственные известные неравенства. Он ввел понятие «объективной локальной теории», которой придерживались другие сторонники и Эйнштейн скрытых параметров. В данной теории предполагается, что
? физические особенности совокупности существуют сами по себе, они объективны и не зависят от измерения;
? измерение одной совокупности не воздействует на итог измерения другой системы;
? поведение не взаимодействующей с окружением совокупности зависит только от условий в более ранние моменты времени.
Это привычные для всех нас хорошие представления об окружающей действительности.
Теорема Белла говорит, что «объективная локальная теория» и квантовая механика дают различные предсказания для результатов измерения. Конечно, появился вопрос, каким же в действительности есть настоящий мир, и неравенства Белла помогли ответить на него конкретно — на основании анализа экспериментальных результатов. Такие опыты были совершены А. Нюансом в первой половине 80-ых годов XX века и потом многими вторыми исследователями. Их результаты продемонстрировали, что окружающая нас действительность есть квантовой в собственной базе, и все перечисленные выше догадки «объективной локальной теории» в общем случае несправедливы.
Физических опытов по проверке локального реализма было совершено довольно много, и все они опровергают положения «объективной локальной теории», свидетельствуя в пользу нелокальности окружающей нас действительности.
Одним из самые ярких опытов стал опыт, совершённый в 2000 году (Pan J-W., Bouwmeester D., Daniell M., Weinfurter H. and Zeilinger A. Experimental test of quantum nonlocality in three-photon Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement, Nature 403, 515, 2000). В этом опыте исследовались трехчастичные запутанные состояния (так именуемые ГХЦ-состояния — Гринбергера, Хорна, Цайлингера), каковые разрешают дать точный результатпо проверке локального реализма.
Гринбергер, Хорн и Цайлингер продемонстрировали, что квантовомеханические предсказания некоторых результатов измерений трех запутанных частиц противоречат локальному реализму в случаях, в то время, когда квантовая теория дает точные предсказания.
В этом опыте в качестве элементов действительности рассматривались циркулярные поляризации фотонов. Предположим, что элементы действительности существуют перед тем, как совершено измерение. Значит, мы можем выяснить все вероятные финалы (в этом случае — четыре). Это конкретные математические выражения, полученные как следствие сделанного предположения. Другими словами «локальный реалист» говорит, что в опыте будут взяты эти результаты, один из четырех в каждом частном случае.
Иначе, возможно записать подобные формулы для вероятных финалов опыта, предсказанных квантовой теорией. Последние прямо противоположны первым. Тут уж экспериментаторам тяжело совершить ошибку. Всегда, в то время, когда локальный реализм предвещает точный своеобразный итог измерения одного фотона (при данном результате измерения двух вторых), квантовая физика точно предвещает прямо противоположный итог.
Опыты подтверждают тот факт, что поляризацию фотонов для ГХЦ-состояний нельзя разделить на части и сопоставить с отдельными элементами действительности. По спиновым степеням свободы совокупность образовывает единое целое. Утверждения локальной объективной теории выясняются несправедливыми. Выходит, что действительность есть более сложной, чем это представляется локальным реалистам.
Опыты по квантовой нелокальности были совершены не только с состояниями, запутанными по поляризации, вместе с тем и по времени, по импульсам и т. д., и все они подтвердили наличие нелокальности на фундаментальном уровне действительности.
По окончании того как Белл сформулировал собственную теорему, стало очевидным, что квантовая механика несовместима с локальным реализмом. На данный момент нарушение неравенства Белла (либо его аналогов) считается одним из главных факторов, свидетельствующих о наличии больших квантовых корреляций в совокупности и, как следствие, неосуществимости описания таковой совокупности в рамках хорошего подхода. Наличие запутанности в совокупности есть нужным условием для нарушения неравенства Белла.
на данный момент выговоры, как экспериментаторов, так и теоретиков, сместились в сторону прикладных технического применения и исследований нелокальных квантовых корреляций. Большие упрочнения сейчас были направлены на то, чтобы выяснить роль запутанных состояний в природе, на возможность их использования на практике в качестве принципиально нового нелокального ресурса в технических устройствах.
Экспериментаторы трудятся на данный момент над созданием квантового компьютера, квантово-криптографических совокупностей и других квантово-когерентных устройств. А теоретики, основываясь на этих опытах, ищут самые удобные методы количественного описания квантовой запутанности и процессов декогеренции / рекогеренции. В частности, идет интенсивный поиск самая удобной в практическом применении меры квантовой запутанности.
Разглядим мысленный опыт ЭПР, схема которого продемонстрирована на рис. 4.1.
Неравенства Белла, Квантовая физика, Локальный реализм
